CN101189137A - 阻尼力产生***和通过包括该阻尼力产生***构造的车辆悬架*** - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提高电磁减振器***的实用性,该电磁减振器***布置在车辆的悬架***中并通过电机的产生力来产生阻尼力。电磁减振器***(18)配备有高速运动响应装置,从而避免高速行程运动时阻尼力的不足和可控性的劣化。更具体而言,液压减振器(64)与电磁减振器***结合设置,使得在其中电机(68)的电动势超过电源电压的高速运动中液压减振器(64)工作。此外,设置两个具有彼此不同的转矩转速特性的电机,并且根据行程速度有选择地使两个电机工作。此外,在电机与电源之间设置可变电阻,并在高速运动时增大可变电阻的阻抗值以实现电机的时间常数的减小等。而且,为了应对大程度的路面不平整,通过电机的驱动力执行主动行程运动,从而防止执行高速运动。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼力产生***,其构成用于车辆的悬架***,并随着其中车辆的车轮与车体朝向和远离彼此移动的行程运动而产生阻尼力。更具体而言,本发明涉及配备有阻尼力产生设备的阻尼力产生***,并还设计通过包括该阻尼力产生***构造的用于车辆的悬架***,其中阻尼力产生设备产生的阻尼力取决于电磁电机产生的产生力。
背景技术
传统的用于车辆的悬架***配备有所谓液压减振器,由该液压减振器随着车轮和车体朝向和远离彼此的运动而产生阻尼力。因为这种运动可以被认为是车轮相对于车体的行程运动,所以此后在合适处将该运动称为“行程运动”。最近,代替这种液压阻尼力产生设备,已经提出了一种如在以下专利文献中揭示的配备有阻尼力产生设备的悬架***,即,被构造为所产生的阻尼力取决于由电磁电机产生的产生力的设备。这样的悬架***是所谓电磁悬架***(此后在合适处简称为“电磁悬架”)。电磁悬架被构造为通过控制电磁电机的产生力来合适地控制阻尼力的大小。即,将电磁悬架安装在车辆上,同时利用电磁悬架良好的可控性,从而提高车辆的驾驶舒适感、转向稳定性等。
[专利文献1]JP-A-8-197931
发明内容
(A)发明的内容
最近提出的电磁悬架遇到了一些问题,例如在高速进行上述行程运动的情况下,即在由于例如路面的不平整导致行程运动的速度不可避免地较高的情况下,阻尼力不足和控制阻尼力的可控性劣化。正处于发展过程中的电磁悬架遇到了各种问题,并还有改善的空间。考虑到上述状况进行了本发明。因此,本发明的目的是提供一种通过解决电磁悬架遭受的问题而具有高利用性的电磁悬架,以及提供一种用于实现具有高利用性的电磁悬架***的阻尼力产生***。
为了实现上述目的,根据本发明的阻尼力产生***构成了所谓电磁悬架***,并且其特征在于包括用于对高速行程运动作出响应的高速运动响应装置。根据本发明的用于车辆的悬架***的特征在于包括该阻尼力产生设备。
根据配备有上述高速运动响应装置的本阻尼力产生***,可以解决或避免在高速运动时发生的诸如阻尼力不足和控制阻尼力的可控性劣化之类的问题中的至少一个,从而提高电子悬架***的利用性。此外,根据配备有上述阻尼力产生***的本车辆悬架***,可以实现具有高利用性的电磁悬架。
(B)可要求权利的本发明的形式
将详细描述被认为可要求权利的本发明(此后在合适处称为“可要求权利的本发明”)的各种形式。可要求权利的本发明的各种形式被类似于所附权利要求编号,并从属于其他一种或多种形式。应该理解,本发明不限于将描述的技术特征或其任何组合,而应该根据对可要求权利的本发明的各种形式和优选实施例的以下描述进行解释。还应该理解,包含在可要求权利的本发明的以下形式中的任一种形式中的多个元件或特征不必全部一起都设置,其中将一个或多个元件或者一个或多个特征加入到以下形式中的任一种得到的任一种形式、以及其中将一个或多个元件或者一个或多个特征从以下形式中的任一种删除得到的任一种形式,都可以被认为是可要求权利的本发明的形式。其中形式(1)-(3)中的任一种与形式(1)-(3)之后的形式中的一种或多种进行组合得到的形式对应于可要求权利的本发明的形式。
以下形式与所附权利要求之间的关系如下所述。从属于形式(1)的形式(61)对应于权利要求书中的权利要求1。间接从属于形式(1)的形式(62)对应于权利要求2。其中将形式(12)的技术特征加到权利要求2得到的形式对应于权利要求3。其中将形式(14)的技术特征加到权利要求2或3得到的形式对应于权利要求4。其中将形式(15)-(18)的技术特征架到权利要求2-4中的任一项得到的形式对应于权利要求5。间接从属于形式(1)的形式(63)对应于权利要求6。其中将形式(23)的技术特征加到权利要求6得到的形式对应于权利要求7。其中将形式(24)的技术特征加到权利要求6得到的一种形式对应于权利要求8。其中将形式(25)的特征加到权利要求6-8中的任一项得到的形式对应于权利要求9。其中将形式(26)和(27)的技术特征加到权利要求9得到的形式对应于权利要求10。其中将形式(28)的技术特征加到权利要求9或10得到的形式对应于权利要求11。其中将形式(29)的技术特征加到权利要求9-11中的任一项得到的形式对应于权利要求12。其中将形式(30)的技术特征加到权利要求6-12中的任一项得到的形式对应于权利要求13。其中将形式(31)的技术特征加到权利要求13对应于权利要求14。其中将形式(32)的技术特征加到权利要求14得到的形式对应于权利要求15。间接从属于形式(1)的形式(64)对应于权利要求16。其中将形式(43)加到权利要求16得到的形式对应于权利要求17。其中将形式(44)的技术特征加到权利要求17得到的形式对应于权利要求18。间接从属于形式(1)的形式(65)对应于权利要求19。其中将形式(53)的技术特征加到权利要求19得到的形式(65)对应于权利要求19。其中将形式(53)的技术特征加到权利要求19得到的形式对应于权利要求20。其中将形式(54)的技术特征加到权利要求19或20得到的形式对应于权利要求21。其中将形式(55)的技术特征加到权利要求19-21中的任一项得到的形式对应于权利要求22。其中将形式(2)的技术特征加到权利要求1-22中的任一项得到的形式对应于权利要求23。形式(71)的一部分对应于权利要求24。
(1)一种阻尼力产生***,其构成用于车辆的悬架***的一部分,并对于其中车辆的车轮和车体朝向和远离彼此移动的行程运动产生阻尼力,所述阻尼力产生***包括:
阻尼力产生设备,其具有取决于行程运动而工作的电磁电机,并产生取决于由电磁电机产生的产生力的所述阻尼力。
如上所解释的,以上形式(1)是作为可要求权利的本发明的先决条件的形式,其中列出了构成元件。形式(1)中的“阻尼力产生设备”可以被称作所谓电磁减振器设备。假如阻尼力产生设备配备有作为阻尼力来源的电磁电机并且该电机取决于行程运动而工作,则阻尼力产生设备的具体机构不受特别限制。例如,可以使用采用以下解释的螺纹机构或其他公知机构的阻尼力产生设备。形式(1)中的电磁电机不受特别限制,而可以采用任何形式的电机,例如DC无电刷电机、感应电机、筒部电机、步进电机和磁阻电机。对于电机的工作,该电机可以是被构造为通过作为输出轴的电机轴的旋转来输出力的旋转电机,或者是被构造为可移动元件或原动件线性工作的线性电机。阻尼力产生设备不限制于被构造为仅产生阻尼力的一种阻尼力产生设备,即,被构造为仅相对于由外部输入引起的行程运动(此后在合适处称为“被动行程运动”或“被动运动”)产生力的一种阻尼力产生设备。例如,阻尼力产生设备可以被构造为由于其自身力而允许车轮和车体的主动行程运动(此后在合适处称为“主动行程运动”或“主动运动”)。
(2)根据以上形式(1)所述的阻尼力产生***,还包括:
杆构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的一者上使得所述杆构件在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成外螺纹;和
螺母构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的另一者上使得所述螺母构件在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成与所述外螺纹啮合的内螺纹,
其中,随着所述行程运动,所述杆构件和所述螺母构件在其中所述杆构件延伸的方向上相对于彼此移动,同时相对于彼此旋转时,并且
其中,所述电磁电机被构造为施加对抗所述杆构件和所述螺母构件的相对旋转的对抗力。
以上形式(2)采用了利用所谓螺纹机构的电磁减振器设备。在形式(2)中,在上述电磁电机是旋转电机的情况下,可以容易地将电机的旋转力转换为对于行程运动的阻尼力,即,转换为对于线性运动的阻尼力。作为螺纹机构,从最小化摩擦力的角度看,优选地采用滚珠丝杠机构。
(3)根据形式(1)或(2)所述的阻尼力产生***,其中,在所述阻尼力产生设备是产生作为所述阻尼力的第一阻尼力的第一阻尼力产生设备的情况下,所述阻尼力产生***还包括产生与所述第一阻尼力不同的、作为所述阻尼力的第二阻尼力的第二阻尼力产生设备。
以上形式(3)除了采用上述电磁减振器设备之外,还采用另一个减振器设备。在形式(3)中,可以利用由作为第二阻尼力产生设备的另一个减振器设备产生的阻尼力来补充由作为第一阻尼力产生设备的电磁减振器设备产生的阻尼力。因此,根据形式(3)所述的阻尼力产生***可以被构造为提供各种优点,例如充足的阻尼力、第一阻尼力产生设备的尺寸减小、以及作为整体的***的阻尼力的良好可控性。形式(3)可以采用各种公知的减振器设备作为第二阻尼力产生设备,例如,利用液体的作用的减振器设备(此后在合适处称为“液压减振器设备”)和将要描述的电磁减振器设备。
(11)根据以上形式(3)所述的阻尼力产生***,所述第二阻尼力产生设备被构造为产生基于液体作用的第二阻尼力。
在以上形式(3)中,采用所谓液压减振器设备作为第二阻尼力产生设备。作为液压减振器设备,可以采用以下解释的传统的缸式液压减振器设备或者被构造为产生由高粘性液体引起的阻尼力的设备。更具体而言,这样的设备包括:其中填充高粘性液体的壳体;和盘体、螺旋桨等,其布置在壳体中以随着行程运动旋转并被构造为产生由于液体相对于盘体等的摩擦阻力引起的阻尼力。
(12)根据以上形式(11)所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备包括:缸,其填充有工作流体;活塞,其布置在所述缸中以将所述缸的内部划分开,并随着所述行程运动相对于所述缸移动;和流体通道,其能够对随着行程运动而经过其的所述流体施加阻力,所述第二阻尼力产生设备产生的所述第二阻尼力取决于对经过所述流体通道的所述流体的所述阻力。
在以上形式(12)中,采用缸式的减振器,即所谓传统的液压减振器作为上述液压减振器。在采用传统的液压减振器的情况下,流体通道被构造为包括例如用作所谓孔口的部分,并且可以由于对经过该孔口部分的流体的阻力而产生阻尼力。在此情况下,根据形式(12)的第二阻尼力产生设备可以被构造为对工作流体或液体在缸内被活塞划分出的两个室之间的流入和流出施加阻力,可以被构造为除了在缸中的两个室之外还设置保持与两个室中的一个室连通的缓冲室并对流体在上述一个室与缓冲室之间的流入和流出施加阻力,或者可以被构造为对以下两者都施加阻力:流体在两个室之间的流入和流出;以及流体在上述一个室与缓冲室之间的流入和流出。
(13)根据以上形式(11)或(12)所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备被构造为至少在所述行程运动的速度是在所述电磁电机中产生的电动势超过电源电压的情况下的速度时产生所述第二阻尼力。
在以上形式(13)中,第二阻尼力产生设备至少在行程运动的速度(此后在合适处称为“行程速度”)超过预设速度时产生阻尼力。该预设速度对应于在所述电磁电机中产生的电动势(即,emf)超过电源电压(更具体而言,由被动运动在电磁电机中产生的电动势(即,反电动势)等于将电能供应给电机的电源的电压)的情况下的速度。
在主动运动中,电磁减振器设备的电磁电机由于从合适的电源供应的电能而产生驱动力。另一方面,在被动运动中,通过被动运动使电机工作。但是,通过利用电机由来自电源的电能产生的工作力作为对抗行程运动的对抗力,可以产生阻尼力。此外,通过控制来自电源的电能,可以控制阻尼力的大小。用“反向制动(plugging braking)”的概念来表示这样的工作形式。在电机随着被动运动而工作的情况下,可以通过在电机中产生电动势来产生对于被动运动的阻尼力。通过控制电磁力的大小,可以控制产生电动势(即,阻尼力)期间的时段。由“短路制动”的概念、“无冲击制动”的概念或者“再生制动”的概念来表示这样的工作形式。但是,在被动运动中,当通过在反向制动或再生制动等情况下的工作形式产生并控制阻尼力时,可能带来以下问题。即,在电机中产生的电动势超过电机的电源电压的情况下,更具体而言,在电动势的电压通常超过电源电压的情况(除了其中电动势瞬时并暂时地超过电源电压的情况,例如冲击电压的情况之外)下,不能理想地控制阻尼力。上述形式(13)用于应对这种问题。根据形式(13),即使在其中行程速度超过上述emf电源电压相等速度的被动运动中,,也可以由于由作为第二阻尼力产生设备的液压减振器设备产生的阻尼力而通过本***充足地产生阻尼力。即,形式(13)解决了诸如在高速运动中控制阻尼力的可控性劣化的问题,从而实现了具有高实用性的阻尼力产生***。
形式(13)可以被构造为仅在行程速度超过emf电压电压相等速度时产生第二阻尼力,或者还在行程速度不高于emf电压电压相等速度时产生第二阻尼力。在后者的情况下,在行程速度超过emf电压电压相等速度时产生的第二阻尼力优选地大于在行程速度未超过emf电压电压相等速度时的第二阻尼力。形式(13)可以被设置为将要解释的形式,即其中在由特定控制设备的控制下产生或增大第二阻尼力的形式。可选地,形式(13)可以被设置为其中由于第二阻尼力产生设备的机械机构(而非由上述控制设备进行的控制)来产生或增大第二阻尼力的形式。
(14)根据以上形式(13)所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备被构造为使得当所述行程速度是所述电磁电机中的所述电动势超过所述电源电压的情况下的速度时,相比所述行程速度是所述电动势未超过所述电源电压的情况下的速度,所述第二阻尼力相对于所述行程速度的增大而增大的梯度更大。
以上形式(14)包括使与第二阻尼力相关的速度阻尼力特性(即,与行程速度相关的阻尼力的大小的特性)成为当行程速度超过emf电压电压相等速度时阻尼力突然增大到特定程度的特性。在第二阻尼力产生设备被构造为具有这种特性的情况下,可以实现确保在高速运动中充分良好的可控性的阻尼力产生***。
(15)根据以上形式(11)-(14)中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备包括由于其作用而增大所述第二阻尼力的第二阻尼力增大机构。
根据形式(15),在相同的行程速度的情况下,可以改变由第二阻尼力产生设备产生的第二阻尼力。第二阻尼力增大机构的结构不受具体限制。例如,在采用上述液压减振器作为第二阻尼力产生设备的情况下,可以通过其中流体通道的横截面面积(更具体而言,流体通道的用作孔口的部分的横截面面积)可改变的结构来实现第二阻尼力增大机构。在采用利用流体的摩擦阻力的上述设备作为第二阻尼力产生设备的情况下,可以通过其中磁流变流体(MR流体)、电流变流体(ER流体)等用作工作流体且流体的粘性可变的结构来实现第二阻尼力增大机构。
(16)根据以上形式(15)所述的阻尼力产生***,还包括阻尼力增大机构控制设备,其基于作为行程运动的速度的行程速度来控制所述第二阻尼力增大机构的作用。
根据形式(16),基于行程速度控制第二阻尼力增大机构的作用,从而控制第二阻尼力。形式(16)可以被构造为无级或有级地改变由第二阻尼力增大机构随着行程速度的增大而增大第二阻尼力的效果。
(17)根据以上形式(16)所述的阻尼力产生***,其中,所述阻尼力增大机构控制设备被构造为在所述行程速度超过预设速度时控制所述第二阻尼力增大机构起作用。
以上形式(17)包括其中第二阻尼力增大机构控制设备被构造为以如下方式在所述行程速度超过预设速度时控制所述第二阻尼力增大机构起作用,该方式是使得相比行程速度未超过预设速度,在行程速度超过预设速度时在相同行程速度的情况下产生的第二阻尼力更大。
(18)根据以上形式(17)所述的阻尼力产生***,其中,基于所述电磁电机中产生的电动势等于电源电压时的所述行程速度来确定所述预设速度。
在以上形式(18)中,基于上述emf电源电压相等速度来确定预设速度。形式(18)包括的其中将预设速度确定未等于上述emf电源电压相等速度并且将第二阻尼力增大机构控制设备构造为在行程速度超过emf电源电压相等速度时控制第二阻尼力增大机构起作用的形式。形式(18)有效地避免或防止了在高速运动中用于控制阻尼力的可控性的劣化。
(21)根据以上形式(3)所述的阻尼力产生***,其中,在所述电磁电机是第一电机的情况下,所述第二阻尼力产生设备包括第二电机,所述第二电机是与所述第一电机不同的电磁电机并且被构造为产生取决于由所述第二电机产生的产生力的阻尼力作为所述第二阻尼力。
在以上形式(21)中,采用被构造为基于与第一阻尼力产生设备相同的原理产生阻尼力的电磁减振器设备作为用于产生第二阻尼力的第二阻尼力产生设备。两个电磁减振器设备各自的阻尼力特性彼此不同,从而可以构造了提供较宽范围的变化并提供各种优点的阻尼力产生***。
(22)根据以上形式(21)所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备被构造为使得在作为所述行程运动的速度的行程速度为低时使能够产生的第二阻尼力小于能够产生的所述第一阻尼力,并使得在所述行程速度为高时,使能够产生的所述第二阻尼力大于能够产生的所述第一阻尼力。
以上形式(22)是其中第一阻尼力产生设备和第二阻尼力产生设备各自的速度阻尼力特性(即,所产生的阻尼力相对于行程速度的特性)彼此不同的形式的一种配置。更具体地解释,第一阻尼力产生设备被构造为在行程速度相对较低时产生大阻尼力,而第二阻尼力产生设备被构造为在行程速度相对较高时产生大阻尼力。
通常,在电磁电机中,其中电机能够产生大力的可工作速度范围受到限制。在电机时旋转电机的情况下,可工作速度范围是其中产生大转矩的转速范围。因此,在期望由一个电磁减振器设备覆盖较宽的可工作速度范围的情况下,需要采用相对大尺寸的电磁电机,不利地增大了阻尼力产生设备的尺寸。以上形式(22)考虑了这种状况。在形式(22)中,例如,通过采用每个都使用具有相对小尺寸的电机的两个电磁减振器设备,在宽范围的行程速度上获得充足的阻尼力。在形式(22)中,因为考虑了在行程速度为高时第二阻尼力产生设备补偿了由第一阻尼力产生设备产生的阻尼力的减小,所以形式(22)有效地防止或避免了在高速运动中阻尼力的不足,从而可以实现具有高实用性的阻尼力产生***。
(23)根据以上形式(21)或(22)所述的阻尼力产生***,
其中,所述第一阻尼力产生设备和所述第二阻尼力产生设备被构造为使得所述第一电机和所述第二电机被构造为使得对于相同的所述行程速度,所述第一电机和所述第二电机以相同的工作速度工作,并且
其中,所述第一电机和所述第二电机被构造为使得在作为所述行程运动的速度的行程速度为低时,使所述第一电机能够产生的所述产生力大于所述第二电机能够产生的所述产生力,并使得在所述行程速度为高时,使所述第二电机能够产生的所述产生力大于所述第一电机能够产生的所述的产生力。
以上形式(23)是其中两个电磁减振器设备各自的速度阻尼力特性彼此不同且两个电机各自的速度输出特性(即,两个电机各自的相对于其工作速度的输出特性)彼此不同的形式的一种配置。简言之,在以上形式(23)中,结合了其中在相对高速运动中获得大输出的高速电机(例如在电机是旋转电机情况下的高旋转电机)和在相对低速运动中获得大输出的低速电机(例如,在电机是旋转电机情况下的低旋转电机)。在两个阻尼力产生设备各自的减速机构的减速比彼此相同或大致相同的情况下、在两个电机各自的电机轴彼此共用的情况下等,形式(23)是有效的。
(24)根据以上形式(21)或(22)所述的阻尼力产生***,其中,所述第一阻尼力产生设备包括将所述第一电机的工作速度减小到所述行程速度的第一减速器,并且所述第二阻尼力产生设备包括将所述第二电机的工作速度减小到所述行程速度的第二减速器,所述第一减速器和所述第二减速器具有彼此不同的减速比。
以上形式(24)是其中两个电磁减振器设备的速度阻尼力特性彼此不同的形式的一种配置。更具体而言,通过使两个减振器设备各自的减速机构的减速比彼此不同来使速度阻尼力特性不同。在两个电磁减振器设备各自的电机具有彼此相同或相似的速度输出特性的情况下,形式(24)是有效的。上述螺纹机构是用于将旋转力转换为线性力的运动力转换机构。即,螺纹机构被构造为控制转速和线性运动的速度以预定比率。于是,螺纹机构用作减速机构。因此,在采用这种螺纹机构的配置中,可以通过改变螺纹的导程角构造具有彼此不同减速比的减速机构。在采用结构相同的两个电机的配置中,例如,在第一电机表现了低速电机的特性而第二电机表现了高速电机的特性的情况下,第一减速机构的减速比大于第二减速机构的减速比。关于这一点,减速比较大的事实意味着减速机构的输入侧与输出侧之间存在较大的速度差。
(25)根据以上形式(21)-(24)中任一项所述的阻尼力产生***,还包括电机工作控制设备,其控制所述第一电机和所述第二电机的工作。
在以上形式(25)中,通过合适的控制设备来控制两个电磁减振器设备各自的电机的工作。将在以下形式中解释在两个减振器设备各自的速度阻尼力特性彼此不同时有效的控制形式。
(26)根据以上形式(25)所述的阻尼力产生***,其中,电机工作控制设备包括阻尼力平均分配控制部分,其控制所述第一电机和所述第二电机的工作,使得所述第一阻尼力和所述第二阻尼力大小相等。
形式(26)用于执行其中两个阻尼力产生设备承担相同大小的阻尼力(此后在合适处称为“阻尼力平均分配控制”)。形式(26)有效地避免或防止了例如两个阻尼力产生设备中的一个过载的情况。
(27)根据以上形式(26)所述的阻尼力产生***,其中,所述电机工作控制设备包括一个阻尼力增大控制部分,在其中所述第一阻尼力和所述第二阻尼力大小相等的对所述第一电机和所述第二电机的控制中由所述阻尼力产生***产生的所述阻尼力不足的情况下,所述一个阻尼力增大控制部分控制所述第一电机和所述第二电机的工作,使得在作为所述行程运动的速度的行程速度为低时增大所述第一阻尼力并在所述行程速度为高时增大所述第二阻尼力。
以上形式(27)用于在不能通过上述阻尼力平均分配控制获得所需阻尼力时执行增大第一阻尼力和第二阻尼力之一的控制(此后,在合适处称为“一个阻尼力增大控制”)。在形式(27)中,考虑了阻尼力产生设备各自的速度阻尼力特性,并根据行程速度有选择地增大两个阻尼力产生设备中任一个产生的阻尼力,从而确保了本***的所需阻尼力。即,形式(27)允许充分地利用阻尼力产生设备各自的速度阻尼力特性。
(28)根据以上形式(25)-(27)中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述电机工作控制设备包括一个电机未通电控制部分,其被构造为在作为所述行程运动的速度的行程速度为低时控制所述第二电机控制以置于未通电状态,并在所述行程速度为高时控制所述第一电机以置于所述未通电状态。
在以上形式(28)中,考虑阻尼力产生设备各自的速度阻尼力特性,并根据行程速度使仅一个阻尼力产生设备工作。如同在以上形式中,执行了充分利用阻尼力产生设备的速度阻尼力特性的控制。在电机被置于未通电状态的情况下,电机可以被构造为具有基本不产生对抗行程运动的对抗力的结构。利用这种电机有效地防止由阻尼力产生设备中其电机处于通电状态的一个受到阻尼力产生设备中其电机处于未通电状态的另一个的干扰。
(29)根据以上形式(25)-(28)中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述电机工作控制设备包括一个电机再生工作控制部分,其被构造为控制所述第一电机和所述第二电机中的一个电机以执行再生工作。
此处所用的术语“再生工作”表示基于所谓“再生制动”的原理的电机工作。通过电机的再生工作,电机中产生的电动势可以被再生到电源中,从而实现了节能的阻尼力产生***。以上形式(29)可以被配置为执行其中第一和第二电机中的一个专门执行再生工作的控制,或者执行其中第一和第二电机中的一个最大可能地或优先地执行再生工作的控制。这样的配置通过简单控制建立了节能的***。
(30)根据以上形式(21)-(29)中任一项所述的阻尼力产生***,包括:杆构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的一者上使得所述杆构件可旋转并在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成至少一个外螺纹;至少一个螺母构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的另一者上使得所述至少一个螺母构件不可旋转并在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成与所述至少一个外螺纹啮合的至少一个内螺纹,随着所述行程运动,所述杆构件和所述至少一个螺母构件在其中所述杆构件延伸的方向上相对于彼此移动,同时所述杆构件旋转。
其中,通过包括所述杆构件、所述至少一个螺母构件、和施加对抗力的机构来构成所述第一阻尼力产生设备,所述第一电机通过所述对抗力来对抗所述杆构件的旋转,并且通过包括所述杆构件、所述至少一个螺母构件、和施加对抗力的机构来构成所述第二阻尼力设备,所述第二电机通过所述对抗力来对抗所述杆构件的旋转。
以上形式(30)对应于其中在阻尼力产生***配备有两个电磁减振器的形式中采用上述螺纹机构的形式。根据形式(30),通过包括一个螺纹机构和两个电磁电机来构成第一和第二阻尼力产生设备,由此实现了具有简单结构的阻尼力产生***。
(31)根据以上形式(30)所述的阻尼力产生***,其中,所述第一电机和所述第二电机每个都是旋转电机,并且所述杆构件用作所述第一电机的电机轴,并用作所述第二电机的电机轴。
简言之,以上形式(31)可以被构造为其中两个电机直接连接到构成螺纹机构的杆构件的形式。形式(31)实现了具有简单结构的阻尼力产生***。
(32)根据以上形式(30)所述的阻尼力产生***,其中,所述杆构件的用作所述第二电机的所述电机轴的部分的直径小于所述杆构件的用作所述第一电机的所述电机轴的部分。
即使在产生相同转矩时,高旋转电机也比低旋转电机趋向于以更高的速度旋转。因此,高旋转电机受到作为电机轴的杆构件的惯性的较大影响。在形式(32)中,杆构件的用作第二电机(其作为高旋转电机)的电机轴的部分较小,从而减小了第二电机的惯性。结果,可以实现具有良好可控性的阻尼力产生***。
(41)根据以上形式(1)-(31)中任一项所述的阻尼力产生***,还包括:可变电阻器件,其布置在所述电磁电机与其电源之间并被控制为使得阻抗值可变;和电阻器件控制设备,其控制所述可变电阻器件。
在以上形式(41)中,电机的视在或表观时间常数(apparent orseeming time constant)可改变,并且电机中产生的电动势与电源电压之间的关系可改变。随着可变电阻器设备的阻抗值的增大,电机的视在时间常数减小,并且饱和特性改变到高速运动的范围。在此情况下,阻尼力产生设备表现为仿佛其配备有高速电机。此外,可变电阻器件的阻抗值的增大增大了电动势超过电源电压时的行程速度,即emf电源电压相对速度可以改变到高速侧,从而扩大了可执行良好的阻尼力控制的行程速度范围。注意,可变电阻器件的阻抗值的增大增大了由电阻器件消耗的电能,引起了能量损失。当考虑到此情况时,优选地最小化阻抗值。
(42)根据以上形式(41)所述的阻尼力产生***,其中,所述电阻器件控制设备包括阻抗值增大控制部分,其被构造为执行在作为所述行程运动的速度的行程速度为高时比在所述行程速度为低时使所述可变电阻器件的所述阻抗值更大的控制。
以上形式(42)考虑了如上解释的增大阻抗值的效果。在形式(42)中,执行当行程速度为高时使可变电阻器件的阻抗值较大的控制。形式(42)有效地避免或防止了例如高速运动中可控性劣化和阻尼力不足的各种问题,从而实现了具有高实用性的阻尼力产生***。形式(42)可以被构造为根据行程速度无级或有级地改变阻抗值。形式(42)可以被构造为仅在行程速度超过规定速度时增大阻抗值。
(43)根据以上形式(42)所述的阻尼力产生***,其中,所述阻抗值增大控制部分被构造为执行当所述行程速度超过预设速度时增大所述可变电阻器件的所述阻抗值的控制。
在以上形式(43)中,执行在行程速度超过特定预设速度时增大阻抗值的控制。换言之,执行除非行程速度超过特定预设控制否则不增大阻抗值的控制。根据形式(43),阻尼力产生***可以被构造为经历最小的能量损失。
(44)根据以上形式(43)所述的阻尼力产生***,其中,基于所述电磁电机中产生的电动势变为等于电源电压时的所述行程速度来确定所述预设速度。
在形式(44)中,基于上述emf电源电压相等速度确定上述预设速度。形式(44)包括其中将预设速度确定为等于emf电源电压相等速度并且当行程速度超过emf电源电压相等速度时增大可变电阻器件的阻抗值的配置。形式(44)避免或防止了例如高速运动中可控性劣化和阻尼力不足的各种问题。
(51)根据以上形式(1)-(42)中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述阻尼力产生设备被构造为通过驱动所述电磁电机来执行主动行程运动,所述主动行程运动是通过所述电机的驱动力进行的所述行程运动。
以上形式(51)不仅允许电磁减振器设备对于行程运动产生阻尼力,还允许通过电机的驱动力使车轮和车体主动地朝向和远离彼此运动。形式(51)能够主动地抑制在车辆转向时车体的侧倾量、在突然减速或突然加速时车体的纵倾量等。形式(51)还允许如下解释的,用于对路面不平整进行响应的行程运动,其中车轮遵循路面的不平整的行程运动等。
(52)根据以上形式(51)所述的阻尼力产生***,其中,还包括路面不平整检测设备,其被构造为检测所述车轮经过的路面的不平整状况;和主动运动控制设备,其被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测的所述路面的不平整状况来控制所述阻尼力产生设备以执行所述主动行程运动。
以上形式(52)允许电磁减振器设备执行用于对路面的不平整进行响应的上述主动行程运动(积极行程运动)。行程运动的速度由于路面的不平整而区域较高。尤其在不平整程度较大时,在车辆形式速度较高的情况下由于路面的不平整使得行程运动的速度相当高。在这种高速运动中,由电磁减振器设备构成的阻尼力产生***经历了如上解释的阻尼力不足。在形式(52)中,为了应对路面的不平整,即,为了应对高速运动,可以执行主动行程运动。形式(52)实现了具有高实用性的阻尼力产生***。在以下形式中详细解释了具体的控制。
“路面不平整检测设备”可以被构造为利用公知技术的设备,并且这里不再给出其详细解释。作为路面不平整检测设备,可以采用通过包括诸如相机或雷达之类的检测设备以及处理单元所构成的设备,该处理单元原理上由例如计算机构成并执行合适的运算处理和对检测设备获得的数据和信息进行合适的分析处理。
(53)根据以上形式(52)所述的阻尼力产生***,其中,所述主动行程控制设备包括凹部响应控制部分,其被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测到的凹部来控制所述阻尼力产生设备以在所述车轮经过所述凹部之前执行允许所述车辆的所述车轮和所述车体朝向彼此移动的控制。
在车轮经过路面的凹部时,车轮执行其中车轮移动原理车体的行程运动(此后在合适处称为“回弹运动”)。当回弹运动的速度较高时,如果如上所述阻尼力不足,则由于车轮和回弹止挡体的干涉导致车辆的驾乘舒适性劣化。以上形式(53)考虑了此情况。在形式(53)中,在经过凹部之前,执行其中车轮和车体朝向彼此移动的运动(此后在合适处称为“弹跳运动”)作为主动行程运动,以获得回弹行程。简言之,形式(53)可以被认为是应对高速运动中发生的状况的预防性措施。
(54)根据以上形式(52)或(53)所述的阻尼力产生***,其中,所述主动运动控制设备包括凸部响应控制部分,其被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测到的凸部来控制所述阻尼力产生设备以在所述车轮经过所述凸部之前执行允许所述车辆的所述车轮和所述车体远离彼此移动的控制。
以上形式(54)用于应对与形式(53)中的状况相反的状况。当车轮经过路面的凸部时,车轮执行弹跳运动。当弹跳运动的速度较高时,如果如上所述阻尼力不足,则由于车轮和弹跳止挡体的干涉导致车辆的驾乘舒适性劣化。以上形式(54)考虑了此情况。在形式(54)中,在经过凸部之前,执行主动回弹运动,以获得弹跳行程。简言之,类似于形式(53),形式(54)可以被认为是应对高速运动中发生的状况的预防性措施。
(55)根据以上形式(52)-(54)中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述主动运动控制设备包括不平整遵循控制部分,其被构造为控制所述阻尼力产生设备以执行遵循由所述路面不平整检测设备检测到的所述路面的不平整状况的所述主动行程运动。
根据形式(55),可以根据与先前两个形式不同的远离主动地应对路面的不平整。通过使车轮遵循路面的不平整而向上或向下移动,可以控制车体以置于架空(sky-hook)状态或接近于此的状态,从而稳定车体的姿态。此外,可以充分提高车辆的驾乘舒适性。
(61)根据以上形式(1)所述的阻尼力产生***,还包括高速运动响应装置,其用于对高速的所述行程运动进行响应。
如上所解释的,配备有电机减振器设备的传统电磁悬架***遭受了各种问题,例如当行程速度为高时阻尼力的不足和用于控制阻尼力的可控性劣化。考虑到此,本阻尼力产生***社只有在以上形式(61)中提及的高速运动响应装置。根据该形式(61),可以避免或防止上述问题中的至少一部分。因此,可以增强电磁悬架***的实用性。以下解释高速运动响应装置的具体配置。
(62)根据以上形式(61)所述的阻尼力产生***,其中,在所述阻尼力产生设备是产生作为所述阻尼力的第一阻尼力的第一阻尼力产生设备的情况下,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的第二阻尼力产生设备,至少在作为所述行程运动的速度的行程速度是在所述电磁电机中产生的电动势超过电源电压的情况下的速度时,所述第二阻尼力产生设备产生作为与所述第一阻尼力不同的并且基于液体作用的阻尼力的第二阻尼力。
以上形式(62)对应于其中将形式(3)、(11)和(13)中所述的技术特征加到形式(61)得到的形式。即,在形式(62)中,阻尼力产生***配备有作为第二阻尼力产生设备的液压减振器设备,并且至少在高速运动中由该设备产生阻尼力。通过该结构实现上述高速运动响应装置。因为对于形式(62)的效果的解释与在构成形式(62)的上述形式中进行的解释相重叠,所以这里不再给出对形式(62)的效果的解释。注意,可以将形式(2)、(12)以及(14)-(18)的一项或多项中描述的技术特征加到形式(62)。
(63)根据以上形式(61)所述的阻尼力产生***,其中,在所述阻尼力产生设备是产生作为阻尼力的第一阻尼力并包括作为所述电磁电机的第一电机的第一阻尼力产生设备的情况下,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的第二阻尼力产生设备,所述第二阻尼力产生设备包括作为与所述第一电机不同的电磁电机的第二电机,所述第二电机被构造为产生作为所述第二阻尼力的、取决于由所述第二电机产生的产生力的阻尼力,并被构造为使得在作为所述行程运动的速度的行程速度为低时使能够产生的第二阻尼力小于能够产生的所述第一阻尼力,并使得在所述行程速度为高时,使能够产生的所述第二阻尼力大于能够产生的所述第一阻尼力。
以上形式(63)对应于其中将形式(3)、(21)和(23)中所述的技术特征加到形式(61)得到的形式。即,在形式(63)中,阻尼力产生***配备有作为第二阻尼力产生设备的另一个电磁减振器设备,并且在行程速度为低时使由该设备产生的阻尼力相对较小,而在行程速度为高时使由该设备产生的阻尼力相对较大。通过该结构实现上述高速运动响应装置。因为对于形式(63)的效果的解释与在构成形式(63)的上述形式中进行的解释相重叠,所以这里不再给出对形式(63)的效果的解释。注意,可以将形式(2)以及(23)-(32)的一项或多项中描述的技术特征加到形式(63)。
(64)根据以上形式(61)所述的阻尼力产生***,包括:作为所述高速运动响应装置的可变电阻器件和电阻器件控制设备,所述可变电阻器件布置在所述电磁电机与其电源之间并被控制为使得阻抗值可变;所述电阻器件控制设备控制所述可变电阻器件并且包括阻抗值增大控制部分,所述阻抗值增大部分被构造为执行在作为所述行程运动的速度的行程速度为高时使所述可变电阻器件的所述阻抗值较大的控制。
以上形式(64)对应于其中将形式(41)和(42)中所述的技术特征加到形式(61)得到的形式。在形式(64)中,通过包括可变电阻器件和具有阻抗值增大控制部分的电阻器件控制设备来构成上述高速运动响应装置。因为对于形式(64)的效果的解释与在构成形式(64)的上述形式中进行的解释相重叠,所以这里不再给出对形式(64)的效果的解释。注意,可以将形式(43)中描述的技术特征或者形式(43)和(44)两者中描述的技术特征加到形式(64)。
(65)根据以上形式(61)所述的阻尼力产生***,
其中,所述阻尼力产生设备被构造为通过驱动所述电磁电机来执行主动行程运动,所述主动行程运动是通过所述电机的驱动力进行的所述行程运动,并且
其中,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的路面不平整检测设备和主动运动控制设备,所述路面不平整检测设备被构造为检测所述车轮经过的路面的不平整状况,所述主动运动控制设备被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测的所述路面的不平整状况来控制所述阻尼力产生设备以执行所述主动行程运动。
以上形式(65)对应于其中将形式(51)和(52)中所述的技术特征加到形式(61)得到的形式。简言之,通过其中在例如预期到高速运动时执行主动行程运动的结构来实现高速运动响应装置。因为对于形式(65)的效果的解释与在构成形式(65)的上述形式中进行的解释相重叠,所以这里不再给出对形式(65)的效果的解释。注意,可以将形式(53)-(55)的一项或多项中描述的技术特征加到形式(65)。
(71)一种用于车辆的悬架***,其通过包括根据以上形式(1)-(65)中任一项所述的阻尼力产生***而构成。
简言之,以上形式(71)涉及配备有上述形式中所述的阻尼力产生***的电磁悬架***。在采用了配备有高速运动响应装置的阻尼力产生***的情况下,可以避免或防止在高速运动中经历的问题(例如阻尼力不足可用于控制阻尼力的可控性劣化)中的至少一部分,从而实现了具有高实用性的电磁悬架***。
附图说明
图1是示意图,示出了采用根据可要求权利的本发明的第一实施例的阻尼力产生***的用于车辆的悬架***的总体结构;
图2是图1的悬架***中各个悬架装置的减振器的剖视图;
图3是图2的减振器的缸设备的放大剖视图;
图4A和4B是放大剖视图,其分别示出了当图3的缸设备的电磁螺线管处于未通电状态时和当螺线管处于通电状态时行程在活塞中的流体通道的状态;
图5是执行图2的减振器的电磁电机的供电控制的逆变器的电路图;
图6是示出图2的减振器的电磁电机的转速转矩特性的图;
图7是示出由图3的缸设备产生的阻尼力相对于行程速度的特性的图;
图8是示出能够由图2的减振器产生的阻尼力相对于行程速度的特性的图;
图9是流程图,示出了作为用于根据第一实施例的阻尼力产生***的控制程序的减振器控制程序的主例程;
图10是流程图,示出了在根据第一实施例的阻尼力产生***的控制中通过减振器控制程序的执行来执行的不平整监控子例程;
图11是流程图,示出了与基于液体的阻尼力结合的阻尼力主动控制的子例程,该子例程是在根据第一实施例的阻尼力产生***的控制中通过减振器控制程序的执行来执行的;
图12是流程图,其示出了在根据第一实施例的阻尼力产生***的控制中通过减振器控制程序的执行来执行的用于不平整响应控制的主动行程运动控制的子例程;
图13是与图1的悬架***的电子控制单元(ECU)的功能相关的框图;
图14是示出由缸设备产生的阻尼力相对于行程速度的特性的图,该特性可用于根据第一实施例的阻尼力产生***并与图7的图所示的特性不同;
图15是根据可要求权利的本发明的第二实施例的阻尼力产生***的减振器的剖视图;
图16是示出图15的减振器的两个电磁电机的转速转矩特性的图;
图17A-17C示出了流程图,其表示在根据第二实施例的阻尼力产生***的控制中通过减振器控制程序的执行来执行的用于阻尼力平均分配控制的阻尼力主动控制的子例程;
图18A-18C示出了流程图,其表示用于一个电机未通电控制的阻尼力主动控制的子例程;
图19示出了流程图,其表示用于一个电机再生工作控制的阻尼力主动控制的子例程;
图20是流程图,其示出了在图19的用于一个电机再生工作控制的阻尼力主动控制的子例程中执行的高速范围再生工作控制的子例程;
图22是流程图,其示出了用于不平整遵循控制的主动行程运动控制的子例程;
图23是与根据第二实施例的阻尼力产生***的电子控制单元(ECU)的功能相关的框图;
图24是根据第二实施例的修改示例的阻尼力产生***的减振器的剖视图;
图25是根据可要求权利的本发明的第三实施例的阻尼力产生***的减振器的剖视图;
图26是电路图,其示出了在根据第三实施例的阻尼力产生***中,可变电阻器件被布置在电机和电池之间的状态;
图27是示出图25的减振器的电磁电机的转速转矩特性的图;
图28是流程图,其示出了作为用于根据第三实施例的阻尼力产生***的控制程序的减振器控制程序的主例程;并且
图29是与根据第三实施例的阻尼力产生***的电子控制单元(ECU)的功能相关的框图。
具体实施方式
将参考附图,详细描述根据可要求保护的本发明的一些实施例及其修改示例。但是,应该理解,本发明不限于以下实施例,而可以通过对于本领域的技术人员可能完成的各种改变和修改(例如在“可要求保护的本发明的形式”中描述的那些)进行实施。
1.第一实施例
以下第一实施例涉及阻尼力产生***,其采用基于电磁电机的力产生阻尼力的电磁减振器设备作为第一阻尼力产生设备,并且还采用基于液体的作用产生阻尼力的液压减振器设备作为第二阻尼力产生设备。
i)悬架***的总体结构
图1示意性地示出了其中采用了根据第一实施例的阻尼力产生***的用于车辆的悬架***的总体结构。通过包括分别用于四个车轮10的四个电磁悬架装置12(此后简称为“悬架装置12”)以及作为用于控制各个悬架装置12的控制设备的悬架电子控制设备14(此后简称为“悬架ECU14”或“ECU14”)来构成本悬架***。各个悬架装置12是常规独立悬架式,并通过包括以下部件构成:布置在用作簧下构件的下臂16与用作簧上构件的车体的安装部分之间的减振器18;和作为盘簧的悬架弹簧20。如将要详细描述的,减振器18包括作为产生阻尼力的动力源的电磁电机(此后在合适处简称为“电机”),和电磁螺线管(此后在合适处简称为“螺线管”)。在本悬架***中,为每个悬架装置12设置有作为用于电机的驱动电路的逆变器22(图1中表示为“INV”)和作为用于螺线管的驱动电路的驱动器24(在图1中表示为“D”)。悬架***包括电池26(图1中表示为“BAT”),其作为用于将电能经由逆变器22供应到各个悬架装置12中的电机和螺线管,并将电能供应到各个悬架装置12中的驱动器24的共用电源。由ECU14经由逆变器22和驱动器24控制各个悬架装置12中的电机和螺线管,即,由ECU14控制减振器18,从而由ECU14控制各个悬架装置12。于是,通过包括各个悬架装置12的减振器18、逆变器22、驱动器24,以及ECU14、电池26等来构成根据本实施例的阻尼力产生***。
基于车辆的形式状况、车辆的姿态等来执行由ECU14对各个悬架装置12的控制,具体而言,由ECU14对各个减振器18的控制。因此,在本悬架***中,在车辆的各个部分处布置了用于检测车辆形式状况、车辆姿态等的各种传感器。这些传感器连接到ECU14。具体而言,对于每个悬架装置12都设置了分别用于检测簧上部分的竖直加速度和簧下部分的竖直加速度的簧上G传感器30和簧下G传感器32、用于检测相应的车轮与车体之间距离的行程传感器34、分别用于检测车体中产生的横向加速度和纵向加速度的横向G传感器36和纵向G传感器38、用于检测车体的侧倾率的侧倾率传感器40、用于检测车体的纵倾率的纵倾率传感器42、用于检测转向盘的操作角的操作角传感器44、以及用于检测相应车轮的转速的车轮转速传感器46。上述传感器在图1中分别表示为“Gu”、“Gl”、“St”、“Gz”、“Rr”、“Rp”、“θ”和“Vw”。
如将要解释的,每个悬架装置12都被构造为根据路面状况进行控制。为此,在车辆上安装了用于获取车辆前方的路面的图像数据的两个CCD相机54,以及用于基于由CCD相机54获得的图像数据来估计路面状况的图像处理单元56(在图1中表示为“GPU”)。图像处理单元56连接到ECU14以进行数据通信。
ii)减振器的结构
图2是各个悬架装置12的减振器18的剖视图。减振器18包括上管60、下管62和液压缸设备64。上管60是筒形构件,其在上端处具有凸缘部分60a并固定到车体的一部分,具体而言,固定到设置于轮胎壳体的上部处的安装部分66。具体而言,凸缘部分60a固定到容纳将要解释的电机68的电机箱70的凸缘部分70a,并且凸缘部分70a固定到安装部分66,从而将上管60固定到安装部分66。安装部分66形成有连接孔66a。上管60和电机箱70的集成单元在穿过连接孔66a的同时固定到安装部分66。62具有筒形主体62a,其固定到缸设备64的壳体72,使得壳体72的上部装配在下管62的主体62a的下部。缸设备64的壳体72可以称作“缸”。具有轴孔74a的连接构件74附装到缸设备64的壳体72的下端。缸设备64利用轴孔74a连接到下臂16的连接部分,使得缸设备64沿减振器18的轴向不可移动但可旋转。于是,下管62设置在下臂16上沿轴向不可移动。在以下描述中,除了另外特别规定之外,术语“轴线”和“轴向”分别表示减振器18的轴线和该轴线的延伸方向。此外,轴向被解释为与车轮和车体的行程运动的方向一致。
上管60具有的外径略小于下管62的主体62a的内径。上管60的下部装配在下管62的主体62a的上部中。两个键76固定地设置在上管60的下端的外周上。这两个键76分别装配在形成于下管62的主体62a的内周表面中以沿轴向延伸的两个键槽62b中。在这样构造的减振器18中,上管60和下管62被构造为不可相对于彼此旋转,并可相对于彼此沿轴向移动,从而在行程运动中,减振器18被构造为可随着行程运动而伸缩移动。在下管62的主体62a的上端处,附装了防尘密封78。上限制器82经由减振橡胶80附装到安装部分66的下侧,而下限制器84附装到下管62的主体62a。悬架弹簧20被布置为被上下限制器82、84夹持在两者之间并被构造为随着行程运动伸展和收缩。
电磁电机68容纳在电机箱70内以固定到电机箱70。电机68间接地固定到安装部分66。作为电机68的转轴的电机轴68a具有与减振器18的轴线一致的轴线,并向下伸展一定距离。电机轴68a和杆构件86两者均为中空。在下管62的主体62a内侧的下部,设置有支撑环62c,沿轴向向上延伸的支撑管62d布置在支撑环62c上。螺母构件88固定到支撑管62d的上端,在螺母构件88上形成有内螺纹并且螺母构件88保持轴承滚珠。螺母构件88的内螺纹88a经由滚珠轴承与行程在杆构件上的外螺纹86a保持啮合。即,杆构件86和螺母构件88经由滚珠丝杠机构互相连接。根据上述结构,在行程运动中,杆构件86旋转,并且电机轴68a,即电机68随着杆构件86与螺母构件88在轴向上的相对运动而旋转。在此情况下,由于电机68的力,可以施加对抗杆构件与螺母构件88的相对旋转的对抗力。由于该对抗力,可以对行程运动产生阻尼力。相反,在电机68被驱动以旋转的情况下,杆构件86和螺母构件88可以相对于彼此沿轴向移动,从而对行程运动施加推进力以允许主动行程运动(积极行程运动)。
缸设备64是液压缸设备,其主要由填充有工作流体或液体的壳体72和将壳体72划分为两个工作流体室并在壳体72内沿轴向移动同时改变两个工作流体室各自的容积的活塞94。在其一端处连接到活塞94的活塞杆96穿过中空杆构件86和电机轴68a。活塞杆96在其另一端处连接到电机箱70的上部的内表面。根据该结构,缸设备64被构造为使得壳体72和活塞94随着行程运动而相对于彼此沿轴向移动。将参考图3的放大剖视图更详细地解释缸设备64。
壳体72包括:壳体主体72a,其是具有封闭端的筒形构件;***在壳体主体72a内的内筒形构件72b;以及分别封闭壳体主体72a和内筒形构件72b的上端的外盖72c和内盖72d。形成在壳体主体72a与内筒形构件72b之间的筒形空间在其上部处未被填充有工作流体,并用作缓冲室100。活塞杆96穿过分别行程在外盖72c和内盖72d中的中心开口,并延伸到壳体72内。密封构件102设置在内盖72d的中心开口中,用于确保活塞杆96的外周表面与内盖72d的界定了中心开口的内周表面之间的密封,以防止工作流体的泄漏。盘状阀基座构件104固定地布置在内筒形构件72b的下部处。在阀基座构件104中形成有靠近阀基座构件104的中心的两个径向内流体通道104a、104a,以及远离阀基座构件104的中心的两个径向外流体通道104b、104b。由阀板108将流体通道104a封闭,而由阀板110将流体通道104b封闭,阀板108、110通过紧固构件106紧固到阀基座构件104。在内筒形构件72b的下端部附近,形成有连通孔72e,其允许内筒形构件72b的在阀基座构件104下方的内空间与缓冲室100之间的流体连通。
活塞94具有凸台部分94a,活塞94在凸台部分94a处连接到活塞杆96的下端部,并且活塞94将壳体72的内空间,即,内筒形构件72b的在阀基座构件104上方的内空间划分为作为两个工作流体室的上流体室112和下流体室114。活塞94形成有流体通道94b,上流体室112和下流体室114通过流体通道94b保持互相连通。在活塞杆96的下端部的内侧,即,在活塞94的凸台部分94a的内侧,布置了电磁螺线管116。通过包括线圈118、作为可移动元件的电磁销120和将电磁销120向下推压的弹簧122来构成螺线管116。导环124***在活塞94与活塞杆96的下端部之间。电磁销120具有凸缘部分120a。凸缘部分120a的移动范围被限制在导环124与啮合台阶94c之间,啮合台阶94c位于活塞94的凸台部分94a的下端处。当螺线管116,更具体而言,线圈118处于如图4(a)所示的未通电状态时,电磁销120由于弹簧122的推压力而位于可移动下端处。在未通电状态下,在电磁销120的圆锥末端部分120b与流体通道94b的向下流体室114打开并沿轴向延伸的一部分的上边缘94d之间仅存在微小间隙。该微小间隙用作孔口,从而对经过流体通道94b的流体产生较大的阻力。同时,螺线管116被构造为在通电状态下,根据供应到线圈118的电流(即,供应电流)大小而逐级地改变电磁销120的工作量。即,螺线管被构造为类似线性阀。具体而言,随着供应电流的增大,电磁销120处于更高的位置。因此,通过改变供应电流,可逐级地改变用作孔口的间隙的横截面面积。注意,如图4(b)所示的状态表示线圈118的其中供应电流相当大的通电状态。在此状态下,电磁销120位于最高位置处,且电磁销120的末端部120b和上述上边缘94d互相相对较远地间隔开。因此,对于工作流体通过活塞94的流动基本上没有阻力。
当进行在车轮10与安装部分66远离彼此移动的方向上的行程运动,即,在回弹方向上的行程运动时,活塞94相对于壳体72向上移动。随着活塞94的移动,上流体室112的容积减小而下流体室114的容积增大。因此,如图3中的实线箭头所示,上流体室112中的一部分工作流体经由活塞94的流体通道94b流入下流体室114,而同时,缓冲室100中的一部分工作流体经由阀基座构件104的流体通道104b流入下流体室114,以补偿上流体室112、下流体室114的容积改变量之间的差。相反,当进行在车轮10与安装部分66朝向彼此移动的方向上的行程运动时,活塞94相对于92向下移动。随着活塞94的移动,上流体室112的容积增大而下流体室114的容积减小。因此,如图3中的虚线箭头所示,下流体室114中的一部分流体经由活塞94的流体通道94b流入上流体室112,而同时,下流体室114中的一部分工作流体经由110中形成的开口和阀基座构件104的流体通道104a流入缓冲室100,以补偿上流体室112、下流体室114的容积改变量之间的差。
容纳在缸设备64中的工作流体随着行程运动而以上述方式流动。通过对工作流体的流动施加阻力,来随着行程运动施加阻尼力。经过阀基座构件104的流体通道104a、104a的工作流体向上或向下推动阀板108、110,并在阀板108、110与阀基座构件104之间流动。在此情况下,对工作流体的通过施加了阻力(此后在合适处称为“阀板阻力”)。使阀板阻力对于经过流体通道104a、104b中任一者的工作流体具有基本相同的大小,并且使得阀板阻力的大小相对较小。在螺线管116的未通电状态下,使得对经过形成在活塞94中的流体通道94b的工作流体的阻力(此后在合适处称为“活塞阻力”)显著大于阀板阻力,并基于活塞阻力判定由缸设备64带来的阻尼力。在螺线管116的通电状态下,使得活塞阻力根据对螺线管116的供应电流的大小而可变。因此,在活塞阻力超过阀板阻力的范围内,可以通过逐级地控制供应电流来改变阻尼力。在作为供应电流增大到一定程度的结果而导致活塞阻力低于阀板阻力的范围内,产生了取决于阀板阻力的相对小的阻尼力。
如上所述构造的减振器18包括两个阻尼力产生设备(两个减振器设备)。具体而言,减振器18包括作为两个阻尼力产生设备之一的第一阻尼力产生设备的电磁阻尼力产生设备(其通过包括电机68、杆构件86和螺母构件88等构成),并包括作为两个阻尼力产生设备中的另一个的第二阻尼力产生设备的液压阻尼力产生设备(其通过包括缸设备64构成,并且取决于液体的作用)。在本减振器18中,第一和第二阻尼力产生设备被构造为分别产生第一阻尼力和第二阻尼力,并且第一阻尼力和第二阻尼力的和等于由本减振器18产生的阻尼力。结合在缸设备64的活塞94中的螺线管116被构造为改变活塞94的流体通道94b的横截面面积,并且第二阻尼力产生设备被构造为改变由于对螺线管116的激励引起的第二阻尼力。即,在本减振器18中,通过包括螺线管116来构成第二阻尼力增大机构。
iii)由电机带来的阻尼力
在本减振器18中,电磁电机68是星形连接(Y连接)的三相无电刷电机,并且由逆变器22控制经过电机68的电流。逆变器22具有如图5的电路图所示的公知常规结构。逆变器22具有正极侧开关元件和负极侧开关元件,即,六个开关元件HUS、HVS、HWS、LUS、LVS、LWS。控制器CNT基于由设置在电机68中的霍尔元件H所检测的信号判定电机转角(电角度),并基于电机转角控制六个开关元件HUS、HVS、HWS、LUS、LVS、LWS的打开和关闭。逆变器22被构造为使得控制器CNT根据所谓120°供电驱动***来控制电机68,并且根据电机68向杆构件86施加的转矩的方向来改变供电模式。此后在合适处将上述方向称为“转矩施加方向”。此外,逆变器22根据脉宽调制(PWM)控制对电机68供电,在脉宽调制控制中,控制器CNT改变占空比,即,供电脉冲的脉冲接通时间对脉冲关断时间的比率,从而改变转矩的大小。即,使占空比较大,从而使经过电机68的电流量较大,因此由电机68产生的转矩也较大。相反,使占空比较小,从而使经过电机68的电流量较小,因此由电机68产生的转矩也较小。换言之,电机68受到所谓转矩控制。关于这一点,ECU14传输转矩施加方向和占空比的信号。
在主动行程运动(积极行程运动)中,由电机68产生的转矩用作对行程运动的推进力。在被动行程运动(消极行程运动)中,由电机68产生的转矩用作对行程运动的阻尼力。即,在后者情况下,虽然电机68施加转矩,但是电机处于其中通过大于转矩的力使电机68反向旋转的状态。在此状态下,电机68的旋转方向和转矩施加方向彼此相反,并且电机68在所谓再生制动状态或所谓反向制动状态下运转。
图6示出了电机68的转速转矩特性(N-T特性)。图6的图示出了转速N与能够产生的转矩Tq之间的关系。换言之,该图示出了在第一阻尼力产生设备中作为行程速度VSt(其是行程运动的速度)与产生力FM(其取决于电机68的转矩Tq并能够随着行程运动产生)之间的关系。产生力EM是在主动运动时的推进力,并且是在被动运动时的阻尼力。图中的实线P表明了针对被动运动的特性,即,针对阻尼力的特性,而图中的实线A表明了针对主动运动的特性,即针对推进力的特性。
关于涉及阻尼力的线P,可以清楚看到,当基于电机68的转矩Tq产生阻尼力时,在行程速度VSt相对较低的时段期间,能够产生的产生力FM,即阻尼力FM随着行程速度VSt的升高而增大,这是因为例如有效地利用了电机68的电动势。但是,当行程速度VSt升高到一定程度时,由于电机68的时间常数的效应等,产生力FM随着行程速度VSt的升高而减小。即,在本实施例中的电机68被构造为能够在相对低转速范围内产生相对大的转矩Tq的低旋转电机。在这个方面,如果期望在高转速范围内产生相对大的转矩Tq,则电机的尺寸区域增大。考虑到此,本减振器18采用低旋转电机。图6中的单点划线R表明了指示本减振器18中所需的阻尼力的线(即,需求阻尼力线)。从图6的图清楚可见,因为采用了低旋转电机,所以取决于转矩Tq的阻尼力FM不足以满足在其中行程速度VSt较高的高速运动范围内的需求阻尼力。
随着行程速度VSt的升高,即,随着电机68的转速N的升高,电机68中产生的电动势增大。当电动势超过电源电压时,具体而言,当电动势的电压大体超过电池26的电压时,如图5所示的逆变器22的电路图清楚可见,通常由与各个开关元件HUS、HVS、HWS、LUS、LVS、LWS并联设置的逆流二极管产生电流。结果,电机68被置于其中不能根据占空比充分控制电机68的状态。即,位于图6中垂直虚线右侧的范围与电动势超过电源电压的范围对应。具体而言,当行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0(其时对应于电机转速N0的行程速度)时,阻尼力FM的可控性劣化。
iv)由缸设备产生的辅助阻尼力
为了应对与基于电机68的产生力产生阻尼力的第一阻尼力产生设备中的电动势和阻尼力特性相关的问题,将缸设备64构造为产生第二阻尼力。图7示出了表明取决于缸设备64中的工作流体的动作的阻尼力的特性,更具体而言,行程速度VSt与将产生的阻尼力FS之间的关系。在图7的图中,实线U表明了在螺线管116处于未通电状态下的阻尼力FS,即,表明了能够产生的最大阻尼力FS。图7的图中的实线L表明了在将相对大的电流供应到螺线管116的情况下的阻尼力FS,即,表明了由上述阀板阻力确定的阻尼力FS,简言之,不可避免产生的阻尼力FS。
如上所述,在本减振器18中,在行程速度VSt不高于emf电源电压相等的速度VSt0的范围内,取决于电机68的阻尼力FM足够大,并且在该范围内阻尼力的可控性良好。因此,超过规定值的电流被供应到螺线管116,使得产生沿着线L的阻尼力FS。相反,在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的范围内,补偿了取决于电机68的阻尼力FM的不足。此外,为了应对阻尼力FM的可控性的劣化,控制对螺线管116的供应电流,从而允许在线L与线U之间(在图7的阴影区域中)产生合适的阻尼力FS。
如图8的图所示,因为如上所述由缸设备64产生阻尼力,所以在行程速度VSt的较宽范围内,由减振器18产生的最大阻尼力FMAX,即取决于电机的最大阻尼力FM与取决于缸设备64的最大阻尼力FS的和是足够的。此外,在行程速度VSt的较宽范围内,由减振器18产生的阻尼力F的可控性均足够良好。针对被动运动中的阻尼力进行了以上解释。注意,在主动运动中由缸设备64产生阻尼力FS。在主动运动中的阻尼力FS沿其中阻尼力FS对抗由电机68产生的推进力的方向(即,沿与推进力相反的方向)作用。考虑到此,本阻尼力产生***被构造为在主动行程运动中,无论行程速度VSt如何,都使由缸设备64产生的第二阻尼力最小化。
v)阻尼力主动控制的概要
在根据本实施例的阻尼力产生***的控制中,在每个时刻由每个减振器18产生的阻尼力随着在每个时刻改变的车辆的行驶状态、车辆的姿态等而改变。此后,将解释阻尼力主动控制。在阻尼力主动控制中,不是将每个减振器18都控制为仅产生阻尼力。在一些情况下,控制每个减振器18以在与行程运动方向相同的方向上施加力,即,施加推进力。在以下解释中,因为可以将推进力认为是负阻尼力,所以与阻尼力相似地处理推进力,并且除了另外规定之外,将推进力也称为阻尼力。
在阻尼力主动控制中,初始确定目标阻尼力F*,其是在当前时刻待由减振器18产生的阻尼力。在本悬架***中的阻尼力主动控制通常包括用于通过应对路面的不平整来保持车辆的驾乘舒适性良好的驾乘舒适性控制、用于抑制车体的侧倾的侧倾抑制控制、以及用于抑制车体的纵倾(诸如俯仰、下坐等)的纵倾抑制控制。确定用于这三种控制中每种的阻尼力来作为阻尼力分量。在驾乘舒适性控制中,根据各个车轮10与各个悬架装置12的安装部分66的运动来独立地确定驾乘舒适性控制阻尼力分量FN。在侧倾抑制控制中,基于车体的侧倾矩来确定由各个减振器18共用的侧倾抑制控制阻尼力分量FR。在纵倾抑制控制中,基于车体的纵倾矩确定由各个减振器18共用的纵倾抑制控制阻尼力分量FP。通过将这些阻尼力FN、FR、FP相加来确定用于各个减振器18的目标阻尼力F*。
根据本实施例的阻尼力产生***被构造为,在阻尼力主动控制中,将上述目标阻尼力分配为由第一阻尼力产生设备产生的第一阻尼力和由第二阻尼力产生设备产生的第二阻尼力。出于以上解释过的原因,在本减振器18中,由缸设备64产生的阻尼力的产生模式取决于行程速度VSt是否超过emf电源电压相等速度VSt0而不同。因此,将阻尼力分配给各个阻尼力产生设备取决于行程速度VSt而不同。具体而言,在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0的情况下,将作为分配到缸设备64的阻尼力的第二阻尼力分配值FS *确定为具有遵循图7中的线L的大小,即确定为最小化,同时将通过从目标阻尼力F*减去第二阻尼力分配值FS *得到的差确定为第一阻尼力分配值FM *。相反,在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,如上所述难以控制第一阻尼力FM。在此情况下,几乎没有电力从电池26供应到电机68,从而根据短路特性,即与在电机的各相被互相短路时由电动势获得的阻尼力(制动力)相关的特性来将第一阻尼力分配值FM *确定为具有合适的大小。将通过从目标阻尼力F*减去第一阻尼力分配值FM *获得的差确定为第二阻尼力分配值FS *。
在阻尼力主动控制中,基于如上所述分配的第一阻尼力分配值FM *和第二阻尼力分配值FS *,控制电机68和螺线管116的工作。具体而言,在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0的情况下,将使缸设备64产生最小阻尼力FS的电流供应到螺线管116。此外,确定基于第一阻尼力分配值FM *的目标占空比RD *,由此基于目标占空比RD *来控制电机68。相反,在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,以被确定为0的目标占空比RD *控制电机68。此外,将与基于第二阻尼力分配值FS *确定的目标供应电流IS *相对应的电流供应到螺线管116。
在目标阻尼力F*是推进力的情况下,将使缸设备64产生最小阻尼力FS的电流供应到螺线管116,以最大程度地防止推进力被减弱。此外,在考虑由于缸设备64的阻尼力FS而导致的推进力的减小量的同时,基于作为推进力的目标阻尼力F*来确定第一阻尼力分配值FM *。
vi)主动运动控制的概要
在本悬架***中,除了上述阻尼力主动控制之外,还执行主动运动控制(积极运动控制)。选择性地执行主动运动控制和阻尼力主动控制。当车轮10经过较大程度不平整的路面(即,较大的凸部或凸块和较大的凹部或凹陷)时,行程运动的速度变得相当高。因此,可以预期尽管有缸设备64产生的辅助第二阻尼力也不能获得足够的阻尼力。在此情况下,界定了行程运动的末端并布置在各个下臂16与车体的相应侧构件之间的弹跳止挡体和回弹止挡体起作用,由此通过在弹跳止挡体和回弹止挡体起作用时产生的冲击而劣化了车辆的驾乘舒适性。本主动动作控制目标在于对路面上大的凹部和凸部进行响应或应对,并包括凹部响应控制和凸部响应控制(此后在合适处统称为“不平整响应控制”),以允许在车轮10经过凹部和凸部之前通过电机68的驱动力来进行主动行程运动(积极行程运动)。
以如下方式执行不平整响应控制。基于由布置在车辆前部的两个CCD相机54获得的图像数据,图像处理单元56处理图像数据,从而将预期车轮10将要经过的路线(此后在合适处称为“预期车轮经过路线”)上存在的凹部或凸部(更具体而言,当车轮10经过该凹部或凸部时预期将有相对于弹跳止挡体和回弹止挡体的凹部或凸部起作用)识别为目标凹部或目标凸部。对于识别到目标凹部或凸部的情况执行不平整响应控制。随后,计算车轮10到达目标凹部或目标凸部所需的时间(此后称为“到达时间”)。当所计算的到达时间不大于预定基准时间时,开始进行规定主动行程运动。为了应对目标凹部,执行行程位置等于弹跳末端附近的预设弹跳侧位置的运动作为规定主动运动,以防止当车轮10经过该凹部时回弹止挡体起作用。换言之,为了确保在车轮10到达目标凹部之前的回弹行程,通过电机68的驱动力执行主动行程运动,使得车轮10和安装部分66朝向彼此运动预定距离。为了应对目标凸部,执行行程位置等于回弹末端附近的预设回弹侧位置的运动作为规定主动运动,以防止当车轮10经过该凸部时弹跳止挡体起作用。换言之,为了确保在车轮10到达目标凸部之前的弹跳行程,通过电机68的驱动力执行主动行程运动,使得车轮10和安装部分66远离彼此运动预定距离。关于这一点,基于车轮速度确定基准时间,其通常是规定主动行程运动到达目标凹部或目标凸部所需的时间。
vii)阻尼力产生***的控制流程
执行阻尼力产生***中的控制,更具体而言,减振器18的控制,使得在车辆的点火开关被置于“开”状态的情况下,由ECU14以相当短的时间间隔(例如从数毫秒到数十毫秒)重复地执行由图9的流程图(其示出了主例程)所示的减振器控制程序。此后,将根据减振器控制程序的流程详细地解释减振器18的具体控制。虽然在本悬架***中,对于四个减振器中的每个都互相独立地执行该控制,但是出于简洁的考虑,以下仅对一个减振器18的控制进行解释。注意,对于其他减振器18执行与下述控制相似的控制。
减振器控制程序以步骤S1开始,判定是否正在执行根据不平整响应控制的主动行程运动。具体而言,基于主动行程运动开始标记是否是“开”状态来进行上述判定。当开始执行该程序时,该标记被置于“关”状态。
在未执行主动行程运动的情况下,在S2执行由图10的流程图表示的不平整监控子例程。该子例程用于判定路面上是否存在需要执行主动行程运动的凹部或凸部,以在需要时识别目标凹部或目标凸部,并判定是否需要开始主动行程运动。在该子例程中,在S11估计预期车轮10将经过的预期车轮经过路线。具体而言,基于由操作角传感器44检测的值,估计预期车辆将沿其行驶的预期行驶路线。基于预期行驶路线,识别设置有减振器18的车轮10的预期经过路线,并将识别数据传输到图像处理单元56。接着,在S12判定是否已经识别到目标凹部和目标凸部。具体而言,基于将要解释的目标识别标记是否为“开”状态来进行该判定。当识别到目标凹部或目标凸部时将目标识别标记置于“开”状态。稍后将对识别到目标的情况进行解释,这里对未识别到目标的情况进行解释。
在S12判定未识别到目标凹部或目标凸部的情况下,执行S13以判定预期车轮经过路线上是否存在任何需要执行主动行程运动的凹部或凸部。基于已经传输的预期车轮经过路线的数据和由布置在车辆前部的CCD相机54获得的图像数据,图像处理单元56处理图像数据,从而将预期车轮经过向上存在的、尺寸超过预定尺寸的凹部或凸部(即,台阶梯度大于预定梯度且台阶量大于预定量的凹部或凸部)识别为目标凹部或目标凸部。稍后将对存在目标凹部或目标凸部的情况的处理进行解释,这里对不存在目标凹部或目标凸部的情况进行解释。因此,在不存在目标凹部或目标凸部的情况下,以S13结束子例程的执行。采用公知算法作为用于通过图像处理来识别目标凹部或目标凸部的算法,其中将两个图像作为立体图像处理,从而可以识别目标物体的位置、尺寸等。该算法与可要求权利的本发明的技术特征没有很大关系,这里省略了对其的详细解释。
在不平整监控子例程的执行结束的情况下,在主例程的S3判定是否需要立即执行主动行程运动。基于将要解释的主动行程运动开始标记是否处于“开”状态来进行此判定。稍后将对需要执行主动行程运动的情况进行解释,这里将对不需要立即执行主动行程运动的情况进行解释。
在S3判定不需要执行主动行程运动的情况下,执行S4以确定用于执行阻尼力主动控制的目标阻尼力F*。如上已经解释的,如下确定目标阻尼力F*。首先,确定驾乘舒适性控制阻尼力分量FN、侧倾抑制控制阻尼力分量FR、以及纵倾抑制控制阻尼力分量FP。基于这些阻尼力分量FN、FR、FP,根据以下公式计算目标阻尼力F*:
F*=αN·FN+αR·FR+αP·FP
其中αN、αR和αP分别是合适的增益。更具体而言,通过基于分别由簧上G传感器30、簧下G传感器32和行程传感器34检测的值,并参考存储在ECU14中并基于驾乘舒适性控制规则的映射图数据,获得行程运动的当前状态(包括行程位置、行程方向、行程速度、行程加速度等),来确定驾乘舒适性控制阻尼力分量FN。通过基于根据由操作角传感器44和车轮转速传感器46检测的值得到的估计横向加速度、根据由横向G传感器36检测的值得到的实际横向加速度、以及根据由侧倾率传感器40检测的值得到的侧倾率,参考存储在ECU14中并基于预定侧倾刚度分布和侧倾抑制控制规则的映射图数据,来确定侧倾抑制控制阻尼力分量FR。通过基于根据由纵向G传感器38检测的值得到的实际纵向加速度和根据由纵倾率传感器42检测的值得到的纵倾率,参考存储在ECU14中并基于侧倾抑制控制规则的映射图数据,来确定驾乘舒适性控制阻尼力分量FN。在确定这些阻尼力分量FN、FR、FP时,使用了公知的控制规则。这些控制规则与可要求保护的本发明的技术特征没有很大关系,这里省略了对其的详细解释。各个增益αN、αR和αP作为根据这些公知控制规则的值存储在ECU14中。
在确定了目标阻尼力F*之后,在S5执行结合有基于液体的阻尼力的阻尼力主动控制的子例程,其由图11的流程图示出。在该子例程中,在S21判定在S4确定的目标阻尼力F*是阻尼力还是推进力。即,在电机68的旋转力在与行程运动的方向相反的方向上作用的情况下将所确定的目标阻尼力F*判定为阻尼力,而在电机68的旋转力在与行程运动的方向相同的方向上作用的情况下将所确定的目标阻尼力F*判定为推进力。在目标阻尼力F*是阻尼力的情况下,执行S22以将其中施加阻尼力的方向确定为转矩施加方向,并向逆变器22发出命令以控制电机68在该方向上旋转。通过此命令,在逆变器22中设定待供电的相(即,被供电相)的改变模式。随后,在S23,计算行程速度VSt。更具体而言,将行程速度VSt确定为在本程序的先前执行时由行程传感器34得到的检测值与在本程序的当前执行时得到的检测值之间的差。在计算了行程速度VSt之后,在S24判定行程速度VSt是否超过如上解释的emf电源电压相等速度VSt0。
在S24判定行程速度VSt未超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,执行S25以及随后的步骤中的一系列处理。首先,在S25,指定作为分配给缸设备64的阻尼力的第二阻尼力分配值FS *。在行程速度VSt未超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,螺线管116被置于如图4(a)所示的通电状态,其中流体通道94a的横截面面积被最大化以最小化第二阻尼力。因为在该状态下的第二阻尼力作为根据如图7的图中的线L的映射图数据存储在ECU14中,所以在S25的处理最终参考该数据来指定第二阻尼力分配值FS *。随后,执行S26以确定作为取决于电机68的力的阻尼力的分配的第一阻尼力分配值FM *。更详细解释,从所确定的目标阻尼力F*减去在S25指定的第二阻尼力分配值FS *,将通过该减去计算获得的值确定为第一阻尼力分配值FM *。随后,在S27,确定在电机68的供电控制中使用的目标占空比RD *。用于第一阻尼力分配值FM *的目标占空比RD *作为映射图数据存储在ECU14中。通过参考映射图,确定目标占空比RD *。然后,在S28,向驱动器24发出命令以将对螺线管116的目标电流值IS *设定为预设电流值,即,被预设为允许流体通道94a的横截面面积最大化的预设电流值IS0。随后,在S29,向逆变器22发出命令以根据所确定的目标占空比RD *来控制电机68。基于上述命令,驱动器24和逆变器22分别控制螺线管116和电机68以进行工作。
在S24判定行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,执行S30以及随后步骤中的一系列处理。首先,在S30,指定第一阻尼力分配值FM *。如上所解释的,在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,不能充分地控制阻尼力。考虑到此,将第一阻尼力分配值FM *确定为在没有电流从电池供应到电机68的状态下的阻尼力的值,即根据上述短路特性的规定值。该规定值存储在ECU14中,并基于所存储的规定值指定第一阻尼力分配值FM *。接着,在S31,确定第二阻尼力分配值FS *。更详细地解释,从所确定的目标阻尼力F*减去在S31指定的第一阻尼力分配值FM *,将通过该减法计算获得的值确定为第二阻尼力分配值FS *。随后,在S32,基于所确定的第二阻尼力分配值FS *来确定在待供应至螺线管116的目标供应电流值IS *。在ECU14中存储了根据图7的图的映射图数据,更具体而言,相对于行程速度VSt和第二阻尼力分配值FS *的目标电流值IS *的数据。通过参考映射图,确定目标供应电流IS *。S32之后是S33,其中将所确定的目标供应电流值IS *作为命令发送到驱动器24。随后,在S34,使目标占空比RD *为零,并向逆变器22发出命令以根据被确定为零的占空比RD *来控制电机68。基于上述命令,驱动器24和逆变器22分别控制螺线管116和电机68以进行工作。
在S21判定目标阻尼力F*是推进力的情况下,执行S35以将其中施加推进力的方向确定为转矩施加方向,并向逆变器22发出命令以控制电机68在该方向上旋转。通过此命令,在逆变器22中设定被供电相的改变模式。随后,在S36,确定第一阻尼力分配值FM *。如上所解释的,在产生推进力时,螺线管116也被置于其中流体通道94a的横截面面积被最大化的通电状态,并且缸设备64在对抗推进力的方向上产生一定程度的阻尼力。因此,参考上述映射图数据来指明该阻尼力,并将第一阻尼力分配值FM *确定为对被确定为推进力的目标阻尼力F*中的减小量进行补偿的值,该减小量对应于如上指明的阻尼力。随后,在S37,参考如上解释的映射图数据来确定用于电机68的供电控制的目标占空比RD *。S37之后是S38,其中向驱动器24发出命令以将待供应至螺线管116的目标供应电流值IS *设定为预设电流值IS0,预设电流值IS0被设定为允许流体通道94a的横截面面积最大化。然后在S39,向逆变器22发出命令以根据所确定的占空比RD *来控制电机68。基于上述命令,驱动器24和逆变器22分别控制螺线管116和电机68以进行工作。
接着,将解释在执行S2的不平整监控子例程的执行中存在目标凹部或目标凸部的情况下的控制流程。在S13判定存在目标凹部或目标凸部的情况下,即,在判定从图像处理单元56获得存在目标凹部或目标凸部的信息的情况下,执行S14以执行用于识别目标凹部或目标凸部的处理。具体而言,从图像处理单元56获得所存在的目标是凹部还是凸部的信息,以及诸如目标凹部或目标凸部距车轮10的距离、目标凹部或目标凸部在车辆宽度方向上相对于作为基准的车轮10的位置之类的信息等。此外,将目标识别标记置于“开”状态。在本程序中,因为执行基于目标识别标记的控制,所以一旦已经被识别到,就保持目标凹部或目标凸部被识别的状态,直到执行取消处理(将会进一步解释)。在已经执行上述识别处理之后,执行S15以计算作为车轮10到达目标凹部或目标凸部所需时间的到达时间tR。具体而言,通过将从车轮10到目标凹部或目标凸部的距离除以基于由车轮转速传感器46检测的值得到的车辆行驶速度,来获得所需到达时间tR。随后,在S16判定到达时间tR是否不大于基准时间tR0。基准时间tR0被界定为使得当到达时间tR等于基准时间tR0时必须开始主动行程运动。具体而言,如果当到达时间tR变为等于基准时间tR0时开始主动行程运动,则主动行程运动将在车轮10到达目标凹部或目标凸部时的时刻完成。根据每次执行S15时的车辆行驶速度来确定基准时间tR0。在到达时间tR不大于基准时间tR0的情况下,在S17执行用于开始主动行程运动的处理,即,将主动行程运动开始标记置于“开”状态的处理,并结束该子例程的当前执行。另一方面,在到达时间tR大于基准时间tR0的情况下,将该标记保持为“关”状态,并结束该子例程的当前执行。
在S13判定存在目标凹部或目标凸部并且已经在S14执行了用于识别目标凹部或目标凸部的处理的情况下,在程序的随后执行中,基于目标识别标记已经被设定为“开”状态的情况,在S12判定已经识别到目标凹部或目标凸部。在此情况下,执行S18以判定是否满足目标取消条件以从而判定是否应该取消已识别到目标凹部或凸部。目标取消条件被确定为包括:在S11估计的预期车轮经过路线上不存在目标凹部或目标凸部。更具体而言,基于目标凹部或目标凸部的宽度、在车辆宽度方向上的位置等来判定是否满足目标取消条件。在S18判定不满足目标取消条件的情况下,维持已识别到目标凹部或凸部的情况,并进行以上解释的S15以及随后步骤中的处理。在此情况下,在S15的处理中,基于在程序的先前执行之后经历的时间以及车辆行驶速度来更新到达时间tR。另一方面,在S18判定满足目标取消条件的情况下,执行S19以进行将被设定为“开”状态的目标识别标记置于“关”状态的处理,作为目标取消处理,并结束程序的当前执行。
当S2中不平整监控子例程的执行结束时,在主动行程运动开始标记处于“开”状态的情况下,在S3判定需要立即执行主动行程运动控制。在此情况下,在S6执行用于不平整响应控制的主动行程运动控制的子例程,其由图12的流程图所示。该子例程在S41开始,以判定是否满足用于结束已经在执行的主动行程运动的结束调节。该结束条件包括以下两个标准:(1)到达时间tR落在接近零的预定时间内;(2)行程位置位于以下解释的预设弹跳侧位置或预设回弹侧位置。在满足这两个标准中任一个的情况下,判定满足结束条件。关于此,基于由行程传感器34检测的值进行对行程位置是否位于预设弹跳侧位置或预设回弹侧位置的判定。作为S41的判定的结构,简言之,在认为车轮10已经到达目标凹部或目标凸部的情况下,或者在认为已经完成了主动行程运动的情况下,将主动行程运动控制设置为结束。
在不满足结束条件的情况下,执行S42以基于在目标识别处理中获得的信息判定目标是凹部还是凸部。在目标是凹部的情况下,执行S43以发出命令,来基于行程传感器34的检测值执行其中车轮10和安装部分66相对于彼此移动到预设弹跳侧位置(其被设定为在行程运动范围内位于弹跳侧末端附近的位置)的主动行程运动。期望以相对高速执行该主动行程运动。考虑到此,将通过其获得较大推进力的占空比设定为目标占空比RD *。因此,为了在朝向预设弹跳侧位置的方向施加推进力,向逆变器22发出命令以根据目标占空比RD *控制电机68。此外,如上所解释的,为了最小化由缸设备64产生的阻尼力,向驱动器24发出命令以将待供应至螺线管116的目标供应电路值IS *设定为预设电流值IS0。通过基于这些命令进行的控制,执行朝向预设弹跳侧位置的主动行程运动以确保在经过凹部时在回弹方向上的行程量。
在S42判定目标是凸部的情况下,执行S44以发出命令,来基于行程传感器34的检测值执行其中车轮10和安装部分66相对于彼此移动到预设回弹侧位置(其被设定为在行程运动范围内位于回弹侧末端附近的位置)的主动行程运动。如同在S43那样,为了在朝向预设回弹侧位置的方向施加推进力,向逆变器22发出命令以根据目标占空比RD *控制电机68。此外,如上所解释的,向驱动器24发出命令以将待供应至螺线管116的目标供应电路值IS *设定为预设电流值IS0。通过基于这些命令进行的控制,执行朝向预设回弹侧位置的主动行程运动以确保在经过凸部时在回弹方向上的行程量。
在S41判定满足上述结束条件的情况下,不发出关于主动行程运动的命令,并且控制流程进行到S45以执行将主动行程运动开始标记置于“关”状态的处理作为结束处理。当主动行程运动开始标记处于“关”状态时,执行根据S4、S5的阻尼力主动控制。由于上述控制流程,在程序中选择性地执行阻尼力主动控制和主动行程运动控制。注意,一旦已经开始主动行程运动,则在程序的随后执行中基于S1中的判定持续执行主动行程运动,直到满足上述结束条件。
viii)电子控制单元的功能结构
在图13中示出了基于上述控制流程执行控制的ECU14的功能结构。即,ECU14包括作为执行S4和S5中处理的功能部分的阻尼力主动控制部分130,作为执行S2、S3等中的处理的功能部分的主动运动控制部分132,和存储在由这些功能部分进行的控制中使用的诸如上述映射图数据之类的各种数据的数据存储部分134。具体而言,阻尼力主动控制部分130包括作为执行S4中的处理的功能部分的目标阻尼力确定部分136,和作为执行S5中的处理的功能部分的主动工作执行控制部分138。在由主动工作执行控制部分138进行的控制中,在S24判定行程速度VSt是否超过emf电源电压相等速度VSt0。在行程速度VSt是否超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,执行S30以及随后步骤中的处理以相较于S25以及随后的处理而言,增大第二阻尼力。因此,主动工作执行控制部分138被构造为包括阻尼力增大机构控制部分140。主动运动控制部分132包括作为执行不平整响应控制的功能部分的不平整响应控制部分142,其包括执行S43中的处理的凹部响应控制部分144和执行S44中的处理的凸部响应控制部分146。上述功能部分被构造为经由输入/输出接口148从传感器30-车轮转速传感器46以及图像处理单元56接收检测信号等,并向逆变器22和驱动器24发出命令。这样构造的根据本实施例的ECU14用作阻尼力增大机构控制设备,并用作主动运动控制设备。此外,通过包括两个CCD相机54以及图像处理单元56来构成路面不平整检测设备150。
ix)修改示例
在所示实施例中,用作第二阻尼力产生设备的缸设备64被构造为产生如图7的图所示的阻尼力FS,并在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0时无级地改变第二阻尼力FS。代替这种构造,缸设备64可以被构造为将第二阻尼力FS增大为预定值,而不是无级地改变第二阻尼力FS。例如,缸设备64可以被构造为在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0时通过将螺线管116置于未通电状态而产生沿着图7的图中的线U的第二阻尼力FS。此外,在所示第一实施例中,缸设备64被构造为由于螺线管116的致动而增大第二阻尼力FS。代替采用这种机构,缸设备64可以被构造为通过合适地涉及活塞94的流体通道的孔口功能部分的机械结构,来当行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0时产生较大的第二阻尼力FS。例如,缸设备64可以被构造为使得与行程速度VSt未超过emf电源电压相等速度VSt0时相比,当行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0时第二阻尼力FS随着行程速度VSt的增大而增大的梯度更大,如图14的图所示。通过采用上述各种第二阻尼力产生设备,可以合适的处理在取决于电机68的第一阻尼力产生设备中经历的问题,例如高速运动中可控性的劣化和阻尼力的不足。
在所示第一实施例中,基于emf电源电压相等速度VSt0作为预设速度来执行控制。可以基于与emf电源电压相等速度VSt0相关或不想关的其他预设速度来执行控制。此外,在所示第一实施例中,执行不平整响应控制作为主动运动控制。可以不执行不平整响应控制。此外,代替不平整响应控制,可以执行例如将在以下解释的不平整遵循控制。
2.第二实施例
接着将解释第二实施例,其涉及包括两个分别采用电磁电机并具有互相不同的阻尼力特性的电磁减振器设备的阻尼力产生***,更具体而言,涉及其中两个电磁电机的转矩特性互相不同的阻尼力产生***。在第二实施例和以下实施例中,使用与所示第一实施例中相同的标号来表示相应的部件,并省略其详细解释。
i)悬架***的总体结构
其中采用了根据第二实施例的阻尼力产生***的用于车辆的悬架***具有与根据如图1所示的第一实施例的***相似的结构。但是,注意,在第二实施例的***中未采用第一实施例的***所用的液压减振器设备,并且第二实施例的***不包括第一实施例中使用的驱动器24。相反,因为每个减振器设备包括两个电磁电机,所以每个悬架装置12根据需要包括互相不同的两个逆变器22,作为“第一逆变器22A”和“第二逆变器22B”。
ii)减振器的结构
图15示出了每个悬架装置中的减振器的剖视图。与第一实施例中的减振器18(图2)不同,第二实施例中的减振器170不包括缸设备64。代替缸设备64,减振器170包括下缸构件172,其具有封闭端并在其上端处固定至下管62的主体62a的底部的外表面。支撑螺母构件88的支撑管62d固定到下管62的主体62a的底部的内表面。因为减振器170不具有缸设备64,所以与第一实施例中的减振器18不同,减振器170不具有活塞杆96。此外,减振器170的杆构件174不是中空的。
减振器170包括互相共轴布置的两个电磁电机,即,容纳在共用的壳体176内的第一电机178A和第二电机178B。第一电机178A布置在壳体176中的下部处,而第二电机178B布置在壳体176中的上部处。在减振器170中,杆构件174延伸到壳体176中并用作第一电机178A、第二电机178B的电机轴。更具体而言,用作第一电机178A的转子的多个第一永磁体178Aa附装至第一电机轴部分174a(其是杆构件174的用作第一电机178A的电机轴的一部分)的外周。类似地,用作第二电机178B的转子的多个第二永磁体178Ba附装至第二电机轴部分174b(其是杆构件174的用作第二电机178B的电机轴的一部分)的外周。用作第一电机178A的定子的多个第一线圈178Ab和用作第二电机178B的定子的多个第二线圈178Bb固定至壳体176的内周表面,以分别面对第一永磁体178Aa和第二永磁体178Ba。如将要详细解释的,第一电机178A被构造为低旋转电机(低速电机),而第二电机178B被构造为高旋转电机(高速电机)。杆构件174的第二电机轴部分174b的外径小于杆构件174的第一电机轴部分174a的外径,从而有助于减小作为高旋转电机的第二电机178B的惯性。
其上形成有外螺纹174c的杆构件174通过滚珠丝杠机构保持与螺母构件88啮合。在这样构造的减振器170中,当进行行程运动时,用作两个电机178A、178B各自的电机轴的杆构件174随着杆构件174与螺母构件88在轴向上的相对移动而旋转。在此情况下,由于两个电机178A、178B中的至少一个的旋转力,可以如同所示第一实施例,产生对于行程运动的阻尼力或推进力。
如上所述构造的减振器170装备有两个阻尼力产生设备,即,两个减振器设备。更详细解释,减振器170包括作为两个阻尼力产生设备之一的第一阻尼力产生设备的电磁阻尼力产生设备,其通过包括第一电机178A、杆构件174、螺母构件88等构成,减振器170还包括作为两个阻尼力产生设备中另一个的第二阻尼力产生设备的电磁阻尼力产生设备,其通过包括第二电机178B、杆构件174、螺母构件88等构成。可以认为第一和第二阻尼力产生设备采用由互相啮合的杆构件174和螺母构件88构成的共用运动力转换机构,即,共用减速机构。此外,在减振器170中,第一和第二阻尼力产生设备被构造为如同所示第一实施例那样分别产生第一阻尼力和第二阻尼力,并且第一阻尼力和第二阻尼力的和对应于由减振器170产生的阻尼力。
iii)由两个电机产生的阻尼力
类似于第一实施例中的电机68,减振器170的两个电机178A、178B的每个都时星形连接的三相DC无电刷电机。第一电机178A和第二电机178B分别由与如图5所示的第一实施例中的逆变器22相似的逆变器22A和逆变器22B控制。
图16是示出两个电机178A、178B的转速转矩特性的图。类似于上述图6的图,图16的图指明了转速N与能够产生的转矩Tq之间的关系。即,该图指明了在通过分别包括电机178A和电机178B构成的第一和第二阻尼力产生设备中,作为行程运动的速度的行程速度VSt与随着行程运动能够产生的产生力F之间的关系。但是,在图16的图中,省略了对于每个电机178A、第二电机178B的主动运动的特性线,并且仅示出了表示随着被动运动分别由第一和第二阻尼力产生设备能够产生的阻尼力的特性线P1和P2。
如图16的图清楚可见,第一电机178A被构造为具有与所示第一实施例中的电机68大体相似的转速转矩特性的低旋转电机。相反,第二电机178B被构造为通过例如使时间常数较小而得到的高旋转电机。即,关于随着被动运动的特性,第二电机178B被构造为能够在高转速范围内产生大转矩的电机,即,被构造为能够随着高速行程运动施加大阻尼力的电机。因此,能够由第一阻尼力产生设备产生的第一阻尼力和能够由第二阻尼力设备产生的第二阻尼力的和,即在减振器170中获得的最大阻尼力具有由图16的图中的线FMAX(虚线)表示的特性。注意,在运转速度的大体整个范围内,最大阻尼力都超过由线R(单点划线)指明的减振器170的所需的阻尼力。换言之,通过结合利用低旋转电机和高旋转电机,可以在行程速度的较宽范围内获得足够的阻尼力,而无需增大电机尺寸。
将从电动势和电源电压之间关系的角度解释这两个电机。在第一电机178A中,行程速度VSt在与第一实施例的电机68相似的水平处达到emf电源电压相等速度VSt0-1。相反,在被构造为高旋转电机的第二电机178B中,emf电源电压相等速度VSt0-2较高,且在图16的图中所示的范围内的行程速度VSt不会达到emf电源电压相等速度VSt0-2。因此,在减振器170中,通过控制由第二电机178B产生的阻尼力,可以充分补偿在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1时引起的、由第一电机178A产生的阻尼力的可控性劣化的问题。
iv)阻尼力主动控制的概要
在根据第二实施例的阻尼力产生***中,还执行阻尼力主动控制。具体而言,基于车辆行驶状况、车辆姿态等确定目标阻尼力F*。所确定的目标阻尼力F*适于被分配为由第一阻尼力产生设备产生的第一阻尼力和由第二阻尼力产生设备产生的第二阻尼力。基于此分配,在合适地控制第一和第二阻尼力产生设备的同时使两者工作。根据与所示第一实施例相似的方式进行对目标阻尼力F*的确定,这里将不再给出其详细解释。
在根据第二实施例的阻尼力产生***中,具有与目标阻尼力F*的分配相关的三种模式,即阻尼力平均分配模式、一个电机未供电模式和一个电机再生工作模式。由其上安装了本阻尼力产生***的车辆的用户任意选择这些模式。即,在本阻尼力产生***中,执行三种阻尼力主动控制(即阻尼力平均分配控制、一个电机未供电控制和一个电机再生工作控制)中由用户选择的一种。此后,解释三种控制各自的概要。
在阻尼力平均分配控制中,作为目标阻尼力F*的用于第一阻尼力的分配值的第一阻尼力分配值F1 *和作为目标阻尼力F*的用于第二阻尼力的分配值的第二阻尼力分配值F2 *基本互相相等。注意,在行程速度VSt超过用于第一电机178A的emf电源电压相等速度VSt0-1时,根据如上在第一实施例中解释的第一电机178A的短路特性将第一阻尼力分配值F1 *确定为具有合适的大小,或者通过将第一电机178A置于如下解释的未通电状态而将第一阻尼力分配值F1 *确定为基本为零。但是,在目标阻尼力F*对于第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *平均分配的情况下,由于第一阻尼力和第二阻尼力中任一者的阻尼力特性,在一些情况下相对于目标阻尼力F*,阻尼力可能不足。在此情况下,通过在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1时增大第一阻尼力并通过在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1时增大第二阻尼力,将第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *确定为补偿阻尼力的上述不足。然后,基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,确定对于第一电机178A、第二电机178B每个的目标占空比RD-1*、RD-2*或者工作形式,基于此在控制第一电机178A和第二电机178B的同时使两者工作。
在一个电机未通电控制中,目标阻尼力F*基本上仅分配给第一阻尼力产生设备和第二阻尼力产生设备中的一者,并且第一和第二电机178A、178B中的属于第一和第二阻尼力产生设备中的另一者的一个电机被置于未通电状态。此处使用的术语“未通电”表示其中逆变器22的六个开关元件全部被置于开路(“关”)状态的电机的工作形式。例如,可以通过借助于由逆变器操作的另一个开关切断电机与逆变器之间的连接,来建立这种工作形式。在上述工作形式中,在该电机中不产生电动势,从而使该电机的旋转阻力小至齿槽转矩(cogging torque)。关于这一点,在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,可以通过在改变电机的被通电相的同时将占空比设定为基本为零,来将电机置于未通电状态。通过采用未通电状态,可以有效地防止电机被置于未通电状态的阻尼力产生设备不利地影响另一个阻尼力产生设备的阻尼力。在一个电机未通电控制中,在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,在将第二电机178B保持在未通电状态的同时将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于目标阻尼力F*。另一方面,在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,在将第一电机178A保持为未通电状态的同时将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*。但是,在第一阻尼力和第二阻尼力中的仅一者相对于目标阻尼力F*不足的情况下,将第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *确定为使得第一阻尼力和第二阻尼力中的另一者补偿该不足。然后,基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,确定对于第一电机178A、第二电机178B每个的目标占空比RD-1*、RD-2*或者工作形式,基于此在控制第一电机178A和第二电机178B的同时使两者工作。
在一个电机再生工作控制中,作为规则,第一电机178A和第二电机178B中的一个被优先控制以执行再生工作。即,第一阻尼力分配值F1*和第二阻尼力分配值F2*被确定为使得两个电机178A、178B中的一个被置于最大可能程度的再生制动状态。此处使用的术语“再生制动状态”表示其中用电机的电动势对电池26充电的工作形式。简言之,再生制动状态是在其中产生小于特定阀值阻尼力的阻尼力的状态下建立的工作形式,与电机转速相关的指定该特定阀值阻尼力。在再生制动状态下,不消耗电池26的电能。关于这一点,一个电机再生工作控制在能源节省方面是优良的。在一个电机再生工作控制中,第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *被确定为使得在行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下将第一电机178A置于再生制动状态,而在行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下将第二电机178B置于再生制动状态。但是,当即使在两个电机178A、178B中的一者保持为再生制动状态的情况下阻尼力相对于目标阻尼力F*也不足,而且具有两个电机178A、178B中的另一者的阻尼力产生设备已经最大程度的产生了阻尼力时,将第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *确定为使得将上述一个电机置于反向制动状态(plugging state)。此处使用的术语“反向制动状态”表示其中电流基本从电池26供应至电机的工作形式。在这样的工作形式中,虽然消耗了电池26的电能,但是可以产生较大的转矩。简言之,反向制动状态是在其中产生大于上述阀值阻尼力的阻尼力的状态下建立的工作形式。基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,确定对于第一电机178A、第二电机178B每个的目标占空比RD-1*、RD-2*或者工作形式,基于此在控制第一电机178A和第二电机178B的同时使两者工作。
在上述三种控制中的任一种控制中,在目标阻尼力F*是推进力的情况下,目标阻尼力F*优选地分配给第二阻尼力,这是因为第二电机178B能够在更高的转速的情况下产生推进力。
v)主动运动控制的概要
如同在根据所示第一实施例的悬架***中那样,在根据第二实施例的悬架***中,除了阻尼力主动控制之外,还执行主动运动控制(积极运动控制)。选择性的执行主动运动控制和阻尼力主动控制。在本实施例中的主动运动控制考虑到如上所述阻尼力主动控制不能合适地应对路面不平整的情况,而针对通过主动地将车轮10沿着路面的大程度的不平整(即,凹部和凸部)上下移动来稳定车体的姿态。换言之,本主动运动控制是不平整遵循控制,其用于允许通过电机178A、第二电机178B进行主动行程运动使得车轮10的运动在经过凹部或凸部时遵循路面的凹部或凸部的构型。
如同在所示第一实施例中的不平整响应控制那样,在不平整遵循控制中,将不能通过阻尼力主动控制应对的凹部或凸部识别为目标凹部或目标凸部。对于识别到的目标凹部或凸部执行不平整遵循控制。如同第一实施例中的控制,计算为车轮10到达目标凹部或目标凸部所需的到达时间。基于所计算的到达时间,对车轮到达目标凹部或目标凸部进行判定,并在经过目标凹部或目标凸部期间执行主动行程运动,使得车轮10遵循在识别时获得的目标凹部或目标凸部的构型向上和向下移动。
vi)阻尼力产生***的控制流程
类似根据第一实施例的阻尼力产生***中的控制,执行根据第二实施例的阻尼力产生***中的控制,使得在车辆的点火开关被置于“开”状态的情况下,由ECU14以相当短的时间间隔(例如从数毫秒到数十毫秒)重复地执行由图9的流程图(其示出了主例程)所示的减振器控制程序。在上述控制的程序中,主例程与第一实施例相同,但是子例程与第一实施例不同。因此,第二实施例中的控制与第一实施例中的控制不同。出于简洁的考虑,将主要对第二实施例的控制中与第一实施例的控制不同的部分进行以下解释。此外,在以下解释涉及对各种映射图数据的利用时,除非另外指明,这些映射图数据都存储在ECU14的数据存储部分中。
如同所示第一实施例中的控制,在未在执行主动行程运动并且不需要立即执行主动行程运动的情况下,在S4确定目标阻尼力F*以执行阻尼力主动控制。用于确定目标阻尼力F*的具体处理与第一实施例中的处理类似。接着,执行S5以执行阻尼力主动控制的子例程。如上解释的,执行阻尼力平均分配控制、一个电机未通电控制和一个电机再生工作控制中由用户选择的任一者。在这三种控制中,执行互相不同的子例程。此后,将解释这三种控制流程。
在选择阻尼力平均分配控制的情况下,在S5执行由图17的流程图所示的用于阻尼力平均分配控制的阻尼力主动控制的子例程。在此子例程中,如同在第一实施例中的控制,在S51判定S4中确定的目标阻尼力F*是阻尼力还是推进力。在目标阻尼力F*是阻尼力的情况下,执行S52以分别向逆变器22A、22B发出表示各个电机178A、178B的转矩施加方向的命令,从而根据逆变器22A、22B设定各个电机178A、第二电机178B的被通电相的改变模式。随后,执行S53以计算行程速度VSt,并执行S54以判定对于第一电机178A,行程速度VSt是否超过emf电源电压相等速度VSt0-1,以执行考虑第一电机178A中的电动势与电源电压之间关系的控制。
在S54中判定行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,执行S55以及随后步骤中的一系列处理。在S55,判定目标阻尼力F*是否可以平均分配为第一阻尼力和第二阻尼力。因为在第二阻尼力产生设备中在当前行程速度VSt的情况下能够产生的阻尼力较小,所以在S55通过参考根据图16的图的映射图数据来判定能够由第二阻尼力产生设备产生的最大第二阻尼力FMAX-2是否大于目标阻尼力F*的一半。在最大第二阻尼力FMAX-2大于目标阻尼力F*的一半的情况下,判定目标阻尼力F*可以被平均分配。因此,在S56,分别将作为目标阻尼力F*的用于第一阻尼力产生设备的分配值的第一阻尼力分配值F1 *和目标阻尼力F*的用于第二阻尼力产生设备的分配值的第二阻尼力分配值第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*的一半。通过该处理,将目标阻尼力F*平均分配。在最大第二阻尼力FMAX-2等于或小于目标阻尼力F*的一半的情况下,判定目标阻尼力F*不能被平均分配。因此,在S57,将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于最大第二阻尼力FMAX-2,并将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于目标阻尼力F*的通过从目标阻尼力F*减去最大第二阻尼力FMAX-2获得的剩余部分相等。通过该处理,当在行程速度VSt相对较低的情况下不能平均分配目标阻尼力F*时,增大第一阻尼力。基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,在S58通过参考映射图数据来确定分别作为第一电机178A和第二电机178B的目标占空比的第一电机目标占空比RD-1*和第二电机目标占空比RD-2*。随后,在S59,向逆变器22A、22B分别发出目标占空比RD-1*、RD-2*的命令。
在S54判定行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0的情况下,当由于第一电机178A的控制中的不稳定而不能平均分配目标阻尼力F*时,执行S60以及随后步骤中的一系列处理,作为待执行的处理。首先,执行S60以通过参考映射图数据获得短路第一阻尼力Fshort-1(其是根据以上解释的第一电机178A的短路特性具有合适大小的第一阻尼力),并判定短路第一阻尼力Fshort-1是否大于目标阻尼力F*的一半。在短路第一阻尼力Fshort-1大于目标阻尼力F*的一半的情况下,执行S61以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于零并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*以允许第二阻尼力承担全部目标阻尼力F*。另一方面,在短路第一阻尼力Fshort-1不大于目标阻尼力F*的一半的情况下,执行S62以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于短路第一阻尼力Fshort-1并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于通过从目标阻尼力F*减去短路第一阻尼力Fshort-1获得的值,以允许第二阻尼力承担目标阻尼力F*的剩余部分。随后,执行S63以通过参考映射图数据,基于第二阻尼力分配值F2 *来确定第二电机占空比RD-2 *,并执行S64以向逆变器22B发出目标占空比RD-2 *的命令,并向逆变器22A发出作为第一电机178A的工作形式的命令。作为第一电机178A的工作形式的命令是在将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于零短路第一阻尼力Fshort-1的情况下将第一电机178A置于未通电状态的命令,以及在将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于第一阻尼力Fshort-1的情况下将目标占空比RD-1 *设定为基本为零的命令。通过上述处理,当在行程速度VSt相对较高的情况下不能平均分配目标阻尼力F*时,确定第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,使第二阻尼力增大得大于第一阻尼力。
在S51判定S4中确定的目标阻尼力F*是推进力的情况下,如同在将目标阻尼力F*判定为是阻尼力的情况,执行S65以向逆变器22A、22B发出分别表示各个电机178A、178B的转矩施加方向的命令。随后,在S66,计算行程速度VSt。虽然以上未解释,但是对于推进力,作为高旋转电机的第二电机178B与第一电机178A相比能够在更高行程速度的范围上辅助行程运动。因此,在目标阻尼力F*是推进力的情况下,执行S67以及随后步骤中的一系列处理以将作为推进力的目标阻尼力F*优先分配给第二阻尼力。首先,在S67,通过参考根据图16的图的映射图数据判定在当前行程速度VSt的情况下能够由第二阻尼力产生设备产生的最大第二推进力FMAX-2是否大于目标阻尼力F*。在最大第二推进力FMAX-2大于目标阻尼力F*的情况下,执行S68以将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*,并将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于零。在最大第二推进力FMAX-2不大于目标阻尼力F*的情况下,执行S69以将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于最大第二推进力FMAX-2,并将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于通过从目标阻尼力F*减去最大第二推进力FMAX-2获得的值。随后,基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,执行S70通过参考映射图数据来确定目标占空比RD-1*和RD-2*。然后,在S71,向逆变器22A、22B分别发出目标占空比RD-1*、RD-2*的命令。
在选择了一个电机未通电控制的情况下,在S5执行由图减振器18的流程图所示的用于一个电机未通电控制的阻尼力主动控制的子例程。如同上述控制,首先在S81判定S4中确定的目标阻尼力F*是阻尼力还是推进力。在目标阻尼力F*是阻尼力的情况下,执行S82以发出表示各个电机178A、178B的转矩施加方向的命令。随后,执行S83以计算行程速度VSt,并执行S84以判定行程速度VSt是否超过对于第一电机178A的emf电源电压相等速度VSt0-1,以确定第一电机178A和第二电机178B中的哪个应该被置于未通电状态。当在S81判定目标阻尼力F*是推进力时执行的S99-S105中的处理与以上解释的控制中S65-S71中的处理相同,这里不再给出对S99-S105中的处理的详细解释。
在S84判定行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,执行S85以及随后步骤中的一系列处理以将第二电机178B最大程度地置于未通电状态。首先,执行S85以通过参考根据图16的图的映射图数据来获得在当前的行程速度VSt的情况下能够由第一阻尼力产生设备产生的最大第一阻尼力FMAX-1,并判定最大第一阻尼力FMAX-1是否大于目标阻尼力F*,以判定是否需要产生第二阻尼力。在最大第一阻尼力FMAX-1大于目标阻尼力F*的情况下,执行S86以将第一阻尼力分配值F1 *确定未等于目标阻尼力F*,并确定将第二电机178B置于未通电状态。随后,执行S87以通过参考映射图确定第一电机目标占空比RD-1 *,并执行S88以分别向逆变器22A、22B发出目标占空比RD-1 *的命令和将第二电机178B置于未通电状态的命令。在最大第一阻尼力FMAX-1不大于目标阻尼力F*的情况下,执行S89以确定最大第一阻尼力FMAX-1并将第二阻尼力分配值F2 *确定等于通过目标阻尼力F*的从目标阻尼力F*减去第一阻尼力分配值F1 *获得的剩余部分的值。随后,在S90,参考映射图数据确定对于第一电机178A和第二电机178B各自的目标占空比RD-1 *、RD-2 *。然后,执行S91以分别向逆变器22A、22B发出目标占空比RD-1 *、RD-2 *的命令。
在S84判定行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,执行S92以及随后步骤中的一系列处理以将第一电机178A最大程度地置于未通电状态。首先,执行S92以通过参考根据图16的图的映射图数据获得最大第二阻尼力FMAX-2,并判定最大第二阻尼力FMAX-2是否大于目标阻尼力F*,以判定是否需要产生第一阻尼力。在最大第二阻尼力FMAX-2大于目标阻尼力F*的情况下,执行S93以将第二阻尼力分配值F2*确定为等于目标阻尼力F*,并确定将第一电机178A置于未通电状态。随后,执行步骤S94以通过参考映射图数据确定第二电机目标占空比RD-2 *,并执行S95以分别向逆变器22A、22B发出目标占空比RD-2 *的命令以及将第一电机178A置于未通电状态的命令。在最大第二阻尼力FMAX-2不大于目标阻尼力F*的情况下,执行S96以通过参考映射图数据获得上述短路第一阻尼力Fshort-1并将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于短路第一阻尼力Fshort-1,同时将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*的通过从目标阻尼力F*减去第一阻尼力分配值F1 *(即,短路第一阻尼力Fshort-1)获得的剩余部分的值。随后,在S97,参考映射图数据确定第二电机目标占空比RD-2 *,并将第一电机目标占空比RD-1 *确定为零。然后,执行S98以分别向逆变器22A、22B发出目标占空比RD-1 *、RD-2 *的命令。
在选择一个电机再生工作控制的情况下,在S5执行由图减振器18的流程图所示的用于一个电机再生工作控制的阻尼力主动控制。如同在上述控制中,首先在S111判定在S4确定的目标阻尼力F*是阻尼力还是推进力。在目标阻尼力F*是阻尼力的情况下,执行S112以发出表示各个电机178A、178B的转矩施加方向的命令。随后,执行S113以计算行程速度VSt,并执行S114以判定行程速度VSt是否超过对于第一电机178A的emf电压电压相等速度VSt0-1,来判定第一电机178A和第二电机178B中的哪个应该被优先置于再生制动状态。当在S111判定目标阻尼力F*是推进力时执行的S116-S122中的处理与以上解释过的控制中S65-S71中的处理相同,这里将不再给出S116-S122中的处理的详细解释。
如上所解释的,根据在该时间点的行程速度VSt,即电机转速,以及在该时间点产生的阻尼力的大小,来确定将电机置于再生制动状态还是反向制动状态。应该认为,在阻尼力不大于特定阀值阻尼力的情况下将电机置于再生制动状态,而在阻尼力超过该阀值阻尼力的情况下将电机置于反向制动状态。事先为第一电机178A和第二电机178B中的每个分别确定阀值阻尼力作为再生阀值第一阻尼力FLIM-1和再生阀值第二阻尼力FLIM-2。这些值FLIM-1、FLIM-2作为与行程速度VSt相关的映射图数据存储在ECU14中。在一个电机再生工作控制中,基于ECU14中存储的再生阀值第一阻尼力FLIM-1和再生阀值第二阻尼力FLIM-2,控制第一电机178A和第二电机178B之一以最大程度执行再生工作。
在S114判定行程速度VSt不高于emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,在S115执行由图20的流程图所示的低速范围再生工作控制的子例程。在该子例程中,执行以下处理以优先地控制第一电机178A执行再生工作。首先,执行S131以判定再生阀值第一阻尼力FLIM-1是否大于目标阻尼力F*。在再生阀值第一阻尼力FLIM-1大于目标阻尼力F*的情况下,执行S132以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于目标阻尼力F*,并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于零。根据这样的确定,仅将第一电机178A置于再生制动状态。另一方面,在再生阀值第一阻尼力FLIM-1不大于目标阻尼力F*的情况下,执行S133以判定最大第二阻尼力FMAX-2是否大于通过从目标阻尼力F*减去再生阀值第一阻尼力FLIM-1获得的值(即,F*与FLIM-1之间的差)。即,在S133判定第二阻尼力产生设备是否能够补偿目标阻尼力F*中不能通过第一电机178A的再生工作实现的不足部分。在最大第二阻尼力FMAX-2大于最大第一阻尼力FLIM-1与目标阻尼力F*之间的差的情况下,执行S134以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于第一阻尼力FLIM-1,并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于通过从目标阻尼力F*减去第一阻尼力分配值F1 *获得的值(其作为目标阻尼力F*的剩余部分)。另一方面,在最大第二阻尼力FMAX-2不大于最大第一阻尼力FLIM-1与目标阻尼力F*之间的差的情况下,执行S135以参考图数据将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于最大第二阻尼力FMAX-2,并将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于通过从目标阻尼力F*减去第二阻尼力分配值F2 *获得的值(其作为目标阻尼力F*的剩余部分)。根据上述确定,控制第一电机178A以最大程度地执行再生工作。在已经进行了确定之后,执行S136以基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,通过参考图数据确定目标占空比RD-1 *和RD-2 *。随后,执行S137以分别向逆变器22A、22B发出目标占空比RD-1 *和RD-2 *的命令。
在S114判定行程速度VSt超过emf电源电压相等速度VSt0-1的情况下,在S115’执行由图21的流程图所示的高速范围再生工作控制的子例程。在该子例程中,执行以下处理以优先地控制第二电机178B执行再生工作。该子例程以S141开始,判定再生阀值第二阻尼力FLIM-2是否大于目标阻尼力F*。在再生阀值第二阻尼力FLIM-2大于目标阻尼力F*的情况下,执行S142以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于零,并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*。根据这样的确定,仅将第二电机178B置于再生制动状态。另一方面,在再生阀值第二阻尼力FLIM-2不大于目标阻尼力F*的情况下,执行S143以判定以上解释过的短路阻尼力Fshort-1是否大于通过从目标阻尼力F*减去再生阀值第二阻尼力FLIM-2获得的值(即,F*与FLIM-2之间的差)。在短路阻尼力Fshort-1大于FLIM-2与F*之间的差的情况下,执行S144以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于零,并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于目标阻尼力F*。在短路阻尼力Fshort-1不大于F*与FLIM-2之间的差的情况下,执行S145以将第一阻尼力分配值F1 *确定为等于短路第一阻尼力Fshort-1,并将第二阻尼力分配值F2 *确定为等于通过从目标阻尼力F*减去第一阻尼力分配值F1 *获得的值(其作为目标阻尼力F*的剩余部分)。根据上述确定,控制第二电机178B以最大程度地执行再生工作,同时维持阻尼力的合适可控性。在已经进行了确定之后,执行S146以基于如上所述确定的第一阻尼力分配值F1 *和第二阻尼力分配值F2 *,通过参考图数据确定目标占空比RD-1 *和RD-2 *。随后,执行S147以向逆变器22B发出目标占空比RD-2 *的命令,并向逆变器22A发出作为第一电机178A的工作形式的命令。如上所解释的,第一电机178A的工作形式在第一阻尼力分配值F1 *等于零时是未通电状态,并且在第一阻尼力分配值F1 *等于短路第一阻尼力Fshort-1时是其中目标占空比RD-1 *基本为零的通电状态。
即使在执行上述三种控制的任一种的情况下,也可以根据车辆行驶状况、车辆姿态等主动地控制减振器170的阻尼力。以上进行的解释关于阻尼力主动控制的流程。此后,将解释主动运动控制的流程。
在根据第二实施例的阻尼力产生***的控制中执行的S2的不平整子例程基本类似于第一实施例中由图10的流程图所示的子例程。但是,在S4中用于识别目标凹部或目标凸部的处理中,从图象处理单元56不仅获得关于目标凹部或目标凸部距车轮10的距离、目标凹部或目标凸部的宽度、目标凹部或目标凸部在车辆宽度方向上相对于作为基准的车轮10的位置的信息,而且还获得关于目标凸部或目标凹部的构型的信息。更具体而言,还从图象处理单元56获得关于目标凹部的深度、目标凸部的高度、目标凹部或目标凸部的倾斜角等的信息。在根据第二实施例的识别处理中,基于上述信息,识别凹部或凸部的构型,更具体而言,识别由车轮10在经过凹部或凸部时所取的路径。因为在本实施例中,在车轮10到达目标凹部或目标凸部时的时间点开始主动行程运动,所以在S16的判定中用于开始主动行程运动的基准时间tR0被设定为接近零的值。
在S6执行的主动行程运动控制的子例程被配置为由图22的流程图所示的用于不平整遵循控制的主动运动控制的子例程。用于结束主动行程运动的结束条件被确定为包括车轮10已经经过目标凹部或目标凸部(即,已经完成了沿着上述识别的路径的运动)的标准。在满足结束条件的情况下,执行S152以执行作为结束处理的将主动行程运动开始标记置于“关”状态的处理。在不满足结束条件的情况下,继续执行主动行程运动,并执行S153以及随后步骤中的一系列处理。
在这一系列处理中,首先执行S153以基于如上所述识别的车轮10的路径以及车辆行驶速度,来计算作为在程序的当前执行中行程运动的目标位置的目标行程位置St*。随后,执行S154以基于由行程传感器34检测的值来获得实际行程位置St。然后,执行S155以获得作为实际行程位置St与目标行程位置St*的偏移量的行程位置偏移量ΔSt,从而基于偏移量ΔSt确定驱动方向(其是减振器170的行程运动的方向)和对于实现行程运动的力的目标驱动力F*(其主要作为推进力)。随后,执行S156以基于如上所述确定的目标驱动力F*向逆变器22A、22B发出命令。更具体而言,执行与当目标阻尼力F*是推进力时在上述阻尼力主动控制中执行的处理相类似的处理,从而分别向22A、22B发出表示第一和第二电机178A、178B的转矩施加方向的各个命令和第一和第二电机178A、178B的目标占空比RD-1 *和RD-2 *的各个命令。
除了以上进行的解释之外的主动运动控制的细节类似于所示第一实施例,并将省略其详细解释。通过根据上述控制流程的处理,执行不平整遵循控制,使得即使在遇到相对大的凹部或凸部时也可以稳定车体的姿态。
vii)电子控制单元的功能结构
图23中示出了基于上述控制流程执行控制的ECU14的功能结构。将主要参考ECU14的与所示第一实施例不同的部分来解释该功能结构。本实施例中的主动运动执行控制部分138包括:作为执行根据用于阻尼力平均分配控制的阻尼力主动控制的子例程的功能部分的阻尼力平均分配控制部分190;作为执行根据用于一个电机未通电控制的阻尼力主动控制的子例程的功能部分的一个电机未通电控制部分192;以及作为执行根据用于一个电机再生工作控制的阻尼力主动控制的子例程的功能部分的一个电机再生工作控制部分194。阻尼力平均分配控制部分190包括作为执行根据用于阻尼力平均分配控制的阻尼力主动控制的子例程的处理中的、在目标阻尼力不能平均分配给两个阻尼力产生设备时执行的处理的功能部分的一个阻尼力增大控制部分196。主动运动控制部分主动运动控制部分132包括作为执行不平整遵循控制的功能部分的不平整遵循控制部分198。注意,本实施例中的ECU14用作电机工作控制设备。
viii)使用具有相同构造的两个电机的修改示例
在所示第二实施例中,使用两个电机,即高旋转电机和低旋转电机,并且分别采用高旋转电机和低旋转电机的两个阻尼力产生设备的阻尼力特性彼此不同。代替上述结构,可以使用两个构造相同的电机使两个阻尼力产生设备的阻尼力特性彼此不同。以下修改示例涉及这种构造。
图驱动器24示出了根据修改示例的阻尼力产生***的减振器220。减振器220包括:外管222,其在上端处固定至安装部分66;内管224,其是具有封闭端的筒形,在其下端处经由连接构件74连接至下臂16。内管224的上部***在外管222中,使得内管224随着行程运动而在轴向上可移动。在内管224的上端部的外周部处,两个键226被固定为分别装配到形成于外管222的内表面上的两个键槽222a、222a。该布置禁止外管222与内管224绕轴线的相对旋转。
安装部分66设置有凸台部分66b,杆构件228在其头部固定到凸台部分66b的状态下从凸台部分66b沿着轴线向下延伸。在杆构件228上,形成有具有彼此不同的螺距的两个外螺纹228a、228b。形成在杆构件228a的下部处的第一外螺纹228a具有小于形成在杆构件228的上部处的第二外螺纹22b的导程角。在内管224内,布置有两个螺母构件,即,其上形成有内螺纹230Aa的第一螺母构件230B和其上形成有内螺纹230Ba的第二螺母构件230B,使得两个螺母构件230A、230B的每个都经由一对轴承232设置在内管224的内表面上,以可旋转但不可轴向移动。各个螺母构件230A、230B的内螺纹230Aa、230Ba分别经由滚珠与杆构件228的外螺纹228a、228b保持啮合。根据该结构,两个螺母构件230A、230B随着车轮10与安装部分66的行程运动而旋转。此外,通过可旋转地驱动两个螺母构件230A、230B中的至少一者,可以执行车轮10与安装部分66的行程运动。
两个线圈234A、234B沿着内管224的内周固定至内管224,使得线圈234A布置在保持第一螺母构件230A的上端和下端的一对轴承232之间,而线圈234B布置在保持第二螺母构件230B的上端和下端的一对轴承232之间。两个永磁体236A、236B在分别对应于线圈234A、234B的位置处固定至各个螺母构件230A、230B的外周部。线圈234A和永磁体236A构成第一电机240A,而线圈234B和永磁体236B构成第二电机240B。第一和第二电机240A、240B是每个都作为DC无电刷电机的电磁电机。根据上述结构,当进行行程运动时,如同在所示第二实施例中,通过两个电机240A、240B中的至少一者的旋转力,对于行程运动产生阻尼力或推进力。在减振器220中,通过包括第一电机240A、第一螺母构件230A和杆构件228来构成第一阻尼力产生设备,而通过包括第二电机240B、第二螺母构件230B和杆构件228构成第二阻尼力产生设备。螺母构件230A、230B和杆构件228构成旋转力和线性力之间的转换机构,并还由于转速和线性运动的速度被被设置为具有预定比率而用作减速机构。考虑到此,通过包括构成第一阻尼力产生设备的第一螺母构件230A和杆构件228构成第一减速机构,而通过包括构成第二阻尼力产生设备的第二螺母构件230B和杆构件228构成第二减速机构。在认为第一电机240A和第二电机240B的转速被减速到行程速度VSt的情况下,第一减速机构具有大于第二减速机构的减速比。
虽然第一电机240A和第二电机240B在构造上彼此相同。但是两个电机240A、240B相对于特定的行程速度VSt具有彼此不同的转速。更具体地解释,位于减振器220的下部处的第一电机240A具有高于位于逆变器22-的上部处的第二电机240B的转速N。因此,考虑到电机的工作形式、电磁力与电源电压之间的关系、时间常数等,emf电源电压相等速度VSt0在第一电机240A中比在第二电机240B中出于更低速一侧。此外,随着行程速度VSt的升高,转矩Tq的减小在第一电机240A中比在第二电机240B中更大。因此,如从图16的图清楚可见,第一电机240A表现了低旋转电机的特性,而第二电机240B表现了高旋转电机的特性。考虑到此,可以在配备有减振器220的阻尼力产生***中采用与所示第二实施例中将目标阻尼力F*分配给第一阻尼力和第二阻尼力相关的控制。在采用构造上相同的两个电机的减振器220中,通过使第一减速机构和第二减速机构的减速比彼此不同,使第一和第二阻尼力产生设备各自的阻尼力特性彼此不同。
在采用减振器220的情况下,悬架***的总体结构、ECU14的控制流程和功能结构等与所示第二实施例相同,并将省略其详细解释。
ix)其他修改示例
在所示第二实施例中,基于emf电源电压相等速度VSt0作为预设速度来执行控制。可以基于与emf电源电压相等速度VSt0相关或不相关的其他预设速度执行控制。换言之,与emf电源电压相等速度VSt0无关,两个电机的控制和将阻尼力分配给两个阻尼力产生设备的控制可广泛地应用于配备有具有彼此不同特性的两个电机和两个阻尼力产生设备的阻尼力产生***的控制。此外,可以采用第一实施例中解释的液压阻尼力产生设备或者在第二实施例及其修改示例中能够调节阻尼力的液压阻尼力产生设备。此外,第二实施例被设置为执行作为主动运动控制的不平整遵循控制。第二实施例还可以被设置为不执行不平整遵循控制,或者可以被设置为执行以上解释过的不平整响应控制来代替不平整遵循控制。
3.第三实施例
将解释第三实施例,其涉及采用电磁减振器设备且其中可变电阻器件置于减振器设备的电磁电机与电源之间的阻尼力产生***。
i)悬架***减振器结构和总体结构
图25示出了根据第三实施例的阻尼力产生***的减振器260。在减振器260中,用一个电磁电机262代替第二实施例中的如图15所示的减振器170的两个电机178A、178B。减振器260的其他部分与减振器170相同,这里不再给出详细解释。此外,除了为每个减振器170设置一个逆变器22来代替第二实施例总的两个逆变器22A、22B以及因为不执行以上解释过的主动运动控制而不设置图象处理单元56之外,通过包括本阻尼力产生***构成的悬架***的总体结构与第二实施例中的悬架***相似。因此,将省略对本实施例中的悬架***的详细解释。
但是,在根据本实施例的阻尼力产生***中,如图26所示,可变电阻器件264置于电池26与电机262之间,更具体而言,置于逆变器22与电机262之间的供电线中。由布置在各个相的供电线中的三个可变电阻264a构成可变电阻器件264。可变电阻器件264被构造为使得各个相的各自的可变电阻264a的阻抗值是可变的,同时维持各个可变电子264a的阻抗值彼此相等的状态。如图29所示,由ECU14经由作为驱动电路的合适驱动器266来使可变电阻器件264工作。
ii)可变电阻器件的阻抗值和阻尼力
电机的时间常数,更具体而言,电机的电时间常数可以被认为是通过将电机的线圈的电感除以线圈的电阻获得的值。在如图26所示的电路图中可变电阻器件264被认为是电机262的一部分的情况下,可变电阻器件264的各个可变电阻264a的阻抗可以被认为是线圈的阻抗。因此,各个可变电阻264a的阻抗值的增大将引起电机262的时间常数减小的状态。如上所解释的,如果时间常数变得更小,则即使在高速范围内也可以将转矩维持在足够的程度,由此电机262表现为高旋转电机的特性。相反,各个可变电阻264a的阻抗值的减小将引起电机262的时间常数的增大,由此电机262表现低旋转电机的特性。此外,在阻抗值增大的情况下,可以使电机的电动势较小,即,可以降低电动电压,由此使以上解释的emf电源电压相等速度VSt0改变至高速侧。
图27是示出电机262的转速转矩特性的图。类似于以上解释过的图6的图,图27的图示出了电机转速N与能够产生的转矩Tq之间的关系。即,图27的图示出了作为行程运动的速度的行程速度VSt与在通过包括电机262构成的阻尼力产生设备中对于行程运动能够产生的产生力F。但是,注意,在图27的图中,省略了对于主动运动的特性线,并仅示出了作为表示对于被动运动的阻尼力的特性线的线P。
在图27的图中,线PA表示在各个可变电阻264a的阻抗值R是最小阻抗值RA的情况下的特性线,线PC表示在各个可变电阻264a的阻抗值R是最大阻抗值RC的情况下的特性线,而线PB是在各个可变电阻264a的阻抗值是在最小值RA与最大值RC之间的中间值的中间阻抗值RB。由图清楚可见,随着阻抗值R的增大,电机262的阻尼力特性从低旋转电机改变为高旋转电机,并且emf电源电压相等速度VSt0发生改变以朝向高速侧移动,即,VSt0-A→VSt0-B→VSt0-C。速度VSt0-C在图的外部。关于这一点,根据上述改变,能够产生的阻尼力的大小(更具体而言,各个阻尼力特性线中的峰值)由于阻抗值R的增大而减小。
iii)阻尼力主动控制的概要
利用阻尼力特性的改变执行根据第三实施例的阻尼力产生***中的阻尼力主动控制。更具体地解释,执行阻尼力主动控制,使得除了如上所解释的,基于目标阻尼力F*改变逆变器22的占空比RD之外,还使各个可变电阻264a的阻抗值R随着行程速度VSt的增大而增大。即,为行程速度VSt设定两个阀值速度VStL、VStH,并且每次当行程速度VSt分别超过阀值速度VStL、VStH时,逐级地增大阻抗值R,即RA→RB、RB→RC。如图27的图清楚可见,在本阻尼力主动控制中,分别基于emf电源电压相等速度VSt0-A、VSt0-B将两个阀值速度VStL、VStH为不超过速度VSt0-A、VSt0-B。如在图27的图中线R(即,需求阻尼力线)与线P之间的关系清楚可见,两个阀值速度VStL、VStH被设定为使得可以在较宽速度范围上获得足够程度的阻尼力。如上所述,因为当阻抗值R增大时阻尼力减小,所以占空比RD被设置为随着阻抗值R的增大而相应改变。
iv)阻尼力产生***中的控制流程
执行根据第三实施例的阻尼力产生***中的控制,使得在车辆的点火开关被置于“开”状态的情况下,由ECU14以相当短的时间间隔(例如从数毫秒到数十毫秒)重复地执行由图28的流程图所示的减振器控制程序。
首先,执行S161以计算当前行程速度VSt。随后,执行S162以确定目标阻尼力F*。S161、S162中的处理类似于所示第一实施例中的处理,并省略其详细解释。S162之后跟着S163,其中将目标阻尼力F*识别为阻尼力和推进力中的一者。随后,执行S164以将所计算的行程速度VSt与阀值VStL进行比较,并执行S165以将所计算的行程速度VSt与阀值速度VStH进行比较,从而判定当前行程速度VSt属于低速范围、中速范围和高速范围中的哪个范围。在判定当前行程速度VSt属于低速范围的情况下,执行S166以相可变电阻器件264的驱动器266发出命令来将各个可变电阻264a的阻抗值设定为最小阻抗值RA,并执行S167以选择用于低速范围的占空比映射图(其是用于确定目标占空比RD *的映射图数据)。在判定行程速度VSt属于中速范围的情况下,执行S168以发出命令来将阻抗值R设定为中间阻抗值RB,并执行S169以选择用于中速范围的占空比映射图。在判定行程速度VSt属于高速范围的情况下,执行S170以发出命令来将阻抗值R设定为最大阻抗值RC,并执行S171以选择用于高速范围的占空比映射图。然后执行S172以向逆变器22发出与转矩施加方向(其根据目标阻尼力F*是阻尼力还是推进力来确定)相关命令以及与基于所选择的占空比映射图确定的目标占空比RD *相关的命令。
v)电子控制单元的功能结构
图29中示出了执行基于上述控制流程的控制的ECU14的功能结构。将主要参考ECU14的与所示实施例中不同的部分解释其功能结构。在根据第三实施例的上述阻尼力主动控制中,可变电阻器件264的阻抗值随着行程速度VSt的增大而增大。因此,在第三实施例中的阻尼力主动控制部分130包括阻抗值增大控制部分270。在第三实施例中,ECU14用作电阻器件控制设备。
vi)修改示例
在根据所示第三实施例的阻尼力产生***中,可变电阻器件264的阻抗值R随着行程速度VSt的增大而分三级增大。阻抗值R可以分两级、四级或更多级,或者无级地增大。虽然在根据第三实施例的阻尼力产生***中不执行主动运动控制,但是在第三实施例中可以执行在所示第一和第二实施例中执行的不平整响应控制或不平整遵循控制。此外,减振器260可以配备有在第一实施例中减振器18的液压阻尼力产生设备或其他类型的液压阻尼力产生设备。
Claims (24)
1.一种阻尼力产生***,其构成用于车辆的悬架***的一部分,并对于其中所述车辆的车轮和车体彼此朝向和远离移动的行程运动产生阻尼力,所述阻尼力产生***包括:
阻尼力产生设备,其具有取决于所述行程运动而工作的电磁电机,并产生取决于由所述电磁电机产生的产生力的所述阻尼力;和
高速运动响应装置,其用于对高速的所述行程运动进行响应。
2.根据权利要求1所述的阻尼力产生***,其中,在所述阻尼力产生设备是产生作为所述阻尼力的第一阻尼力的第一阻尼力产生设备的情况下,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的第二阻尼力产生设备,至少在作为所述行程运动的速度的行程速度是在所述电磁电机中产生的电动势超过电源电压的情况下的速度时,所述第二阻尼力产生设备产生作为与所述第一阻尼力不同的并且基于液体作用的阻尼力的第二阻尼力。
3.根据权利要求2所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备包括:缸,其填充有工作流体;活塞,其布置在所述缸中以将所述缸的内部划分开,并随着所述行程运动相对于所述缸移动;和流体通道,其能够对随着所述行程运动而经过其的所述流体施加阻力,所述第二阻尼力产生设备产生取决于对经过所述流体通道的所述流体的所述阻力的所述第二阻尼力。
4.根据权利要求2或3所述的阻尼力产生***,其中,所述第二阻尼力产生设备被构造为使得当所述行程速度是所述电磁电机中产生的所述电动势超过所述电源电压的情况下的所述速度时,相比所述行程速度是所述电动势未超过所述电源电压时的速度,所述第二阻尼力相对于所述行程速度的增大而增大的梯度更大。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的阻尼力产生***,
其中,所述第二阻尼力产生设备包括由于其作用而增大所述第二阻尼力的第二阻尼力增大机构,并且
其中,所述阻尼力产生***还包括阻尼力增大机构控制设备,其被构造为在所述行程速度超过预设速度时控制所述第二阻尼力增大机构起作用,基于所述电磁电机中产生的电动势等于电源电压时的所述行程速度来确定所述预设速度。
6.根据权利要求1所述的阻尼力产生***,其中,在所述阻尼力产生设备是产生作为所述阻尼力的第一阻尼力并包括作为所述电磁电机的第一电机的第一阻尼力产生设备的情况下,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的第二阻尼力产生设备,所述第二阻尼力产生设备包括作为与所述第一电机不同的电磁电机的第二电机,所述第二阻尼力产生设备被构造为产生作为第二阻尼力的、取决于由所述第二电机产生的产生力的阻尼力,并被构造为使得在作为所述行程运动的速度的行程速度较低时使能够产生的所述第二阻尼力小于能够产生的所述第一阻尼力,并使得在所述行程速度较高时,使能够产生的所述第二阻尼力大于能够产生的所述第一阻尼力。
7.根据权利要求6所述的阻尼力产生***,
其中,所述第一阻尼力产生设备和所述第二阻尼力产生设备被构造为使得对于相同的所述行程速度,所述第一电机和所述第二电机以相同的工作速度工作,并且
其中,所述第一电机和所述第二电机被构造为使得在作为所述行程运动的速度的行程速度较低时,使所述第一电机能够产生的所述产生力大于所述第二电机能够产生的所述产生力,并使得在所述行程速度较高时,使所述第二电机能够产生的所述产生力大于所述第一电机能够产生的所述产生力。
8.根据权利要求6所述的阻尼力产生***,
其中,所述第一阻尼力产生设备包括将所述第一电机的工作速度减小到所述行程速度的第一减速器,并且所述第二阻尼力产生设备包括将所述第二电机的工作速度减小到所述行程速度的第二减速器,
其中,所述第一电机和所述第二电机在构造上彼此相同,并且
其中,所述第一减速器的减速比大于所述第二减速器的减速比。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的阻尼力产生***,还包括控制所述第一电机和所述第二电机的工作的电机工作控制设备。
10.根据权利要求9所述的阻尼力产生***,其中,所述电机工作控制设备包括:阻尼力平均分配控制部分,其控制所述第一电机和所述第二电机的工作,使得所述第一阻尼力和所述第二阻尼力大小相等;和一个阻尼力增大控制部分,在对其中所述第一阻尼力和所述第二阻尼力大小相等的所述第一电机和所述第二电机的工作的控制中由所述阻尼力产生***产生的所述阻尼力不足的情况下,所述一个阻尼力增大控制部分控制所述第一电机和所述第二电机的工作,使得在作为所述行程运动的速度的行程速度较低时增大所述第一阻尼力并在所述行程速度较高时增大所述第二阻尼力。
11.根据权利要求9或10所述的阻尼力产生***,其中,所述电机工作控制设备包括一个电机未通电控制部分,其被构造为在作为所述行程运动的速度的行程速度较低时控制所述第二电机以置于未通电状态,并在所述行程速度较高时控制所述第一电机以置于所述未通电状态。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的阻尼力产生***,其中所述电机工作控制设备包括一个电机再生工作控制部分,其被构造为控制所述第一电机和所述第二电机中的一个电机以执行再生工作。
13.根据权利要求6-12中任一项所述的阻尼力产生***,包括:杆构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的一者上使得所述杆构件可旋转并在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成至少一个外螺纹;至少一个螺母构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的另一者上使得所述至少一个螺母构件不可旋转并在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成与所述至少一个外螺纹啮合的至少一个内螺纹,随着所述行程运动,所述杆构件和所述至少一个螺母构件在所述杆构件延伸的方向上可彼此相对移动,同时所述杆构件旋转,
其中,通过包括所述杆构件、所述至少一个螺母构件、和施加对抗力的机构来构成所述第一阻尼力产生设备,所述第一电机通过所述对抗力来对抗所述杆构件的旋转,并且通过包括所述杆构件、所述至少一个螺母构件、和施加对抗力的机构来构成所述第二阻尼力设备,所述第二电机通过所述对抗力来对抗所述杆构件的旋转。
14.根据权利要求13所述的阻尼力产生***,其中,所述第一电机和所述第二电机每个都是旋转电机,并且所述杆构件用作所述第一电机的电机轴,并用作所述第二电机的电机轴。
15.根据权利要求14所述的阻尼力产生***,其中,所述杆构件的用作所述第二电机的所述电机轴的部分的直径小于所述杆构件的用作所述第一电机的所述电机轴的部分的直径。
16.根据权利要求1所述的阻尼力产生***,包括:作为所述高速运动响应装置的可变电阻器件和电阻器件控制设备,所述可变电阻器件布置在所述电磁电机与其电源之间并被控制为使得阻抗值可变;所述电阻器件控制设备控制所述可变电阻器件并且包括阻抗值增大控制部分,所述阻抗值增大控制部分被构造为在作为所述行程运动的速度的行程速度较高时执行使所述可变电阻器件的所述阻抗值较大的控制。
17.根据权利要求16所述的阻尼力产生***,其中,所述阻抗值增大控制部分被构造为当所述行程速度超过预设速度时执行增大所述可变电阻器件的所述阻抗值的控制。
18.根据权利要求17所述的阻尼力产生***,其中,基于所述电磁电机中产生的电动势变为等于电源电压时的所述行程速度来确定所述预设速度。
19.根据权利要求1所述的阻尼力产生***,
其中,所述阻尼力产生设备被构造为通过驱动所述电磁电机来执行主动行程运动,所述主动行程运动是通过所述电机的驱动力进行的所述行程运动,并且
其中,所述阻尼力产生***包括作为所述高速运动响应装置的路面不平整检测设备和主动运动控制设备,所述路面不平整检测设备被构造为检测所述车轮经过的路面的不平整状况,所述主动运动控制设备被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测到的所述路面的所述不平整状况来控制所述阻尼力产生设备以执行所述主动行程运动。
20.根据权利要求19所述的阻尼力产生***,其中,所述主动运动控制设备包括凹部响应控制部分,其被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测到的凹部来控制所述阻尼力产生设备以在所述车轮经过所述凹部之前执行用于允许所述车辆的所述车轮和所述车体朝向彼此移动的所述主动行程运动。
21.根据权利要求19或20所述的阻尼力产生***,其中,所述主动运动控制设备包括凸部响应控制部分,其被构造为基于由所述路面不平整检测设备检测到的凸部来控制所述阻尼力产生设备以在所述车轮经过所述凸部之前执行用于允许所述车辆的所述车轮和所述车体远离彼此移动的所述主动行程运动。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的阻尼力产生***,其中,所述主动运动控制设备包括不平整遵循控制部分,其被构造为控制所述阻尼力产生设备以执行遵循由所述路面不平整检测设备检测到的所述路面的所述不平整状况的所述主动行程运动。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的阻尼力产生***,还包括:
杆构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的一者上使得所述杆构件在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成外螺纹;和
螺母构件,其布置在所述车辆的所述车轮和所述车体中的另一者上使得所述螺母构件在所述行程运动的方向上不可移动,并且其上形成与所述外螺纹啮合的内螺纹,
其中,随着所述行程运动,所述杆构件和所述螺母构件在所述杆构件延伸的方向上可彼此相对移动,同时彼此相对旋转,并且
其中,所述电磁电机被构造为施加对抗所述杆构件和所述螺母构件的相对旋转的对抗力。
24.一种用于车辆的悬架***,其通过包括根据权利要求1-23中任一项所述的阻尼力产生***而构成。
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